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例題精講 · 第 00929 題 · 自編示意膜厚 1.00 毫米下的圓環半徑兩路回代

以自編示意等傾干涉圓環為材料,由膜厚、折射率與波長求相鄰環半徑平方差和第三、第五級半徑,用兩條獨立路徑互驗;參數均為自編示意。

00929題號全 1000 篇 · 第 第155輪 / 第155冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

近軸等傾干涉裡 r_m² 與級次 m 成正比,相鄰環半徑平方差 Δ(r²) = λd/n,是常數。 本講把「先算平方再開方」與「由級次差直接算」並列,避免把相鄰半徑差當成常數。

二、逐題精講

題1

自編示意薄膜厚度 d = 1.00 毫米、折射率 n = 1.50、波長 λ = 600 納米。求相鄰圓環半徑平方差,以及第 3 級與第 5 級圓環半徑(以毫米計)。

解析

λd/n = 600×10⁻⁹×1.00×10⁻³/1.50 = 4.00×10⁻¹⁰ 平方米,乘 1e6 換成平方毫米為 0.0004。 故 r_m² = m×0.000400 平方毫米:r_3 = √0.0012 = 0.034641 毫米,r_5 = √0.0020 = 0.044721 毫米。

答案 Δ(r²) = 0.0004 平方毫米;r_3 = 0.034641 毫米;r_5 = 0.044721 毫米。

採分點 λd/n 換算 3 分;單位轉換 2 分;兩半徑 3 分;平方差說明 2 分。

易錯點 把相鄰圓環的半徑差當成常數,會得到越往外越密的錯誤結論;恆定的是半徑平方差。

題2

用「r_m² = m×Δ」與「r_5² − r_3² = 2Δ」兩條獨立路徑重算 Δ(r²),並說明兩路為何一致。

解析

路徑一:Δ = λd/n = 600×10⁻⁹×1.00×10⁻³/1.50×1e6 = 0.0004 平方毫米。 路徑二:r_5² − r_3² = 0.0020 − 0.0012 = 0.0008 平方毫米,除以級次差 2 得 0.0004。 兩路一致是因為 r_m² 對 m 是線性的,斜率正是 λd/n。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):半徑平方差(兩路 Δ)= 0.0004;第三級半徑(r_3)= 0.034641;第五級半徑(r_5)= 0.044721;兩級平方差(級次差乘 Δ)= 0.0008;第三級平方(r_3 平方)= 0.0012;第五級平方(r_5 平方)= 0.002

答案 兩路均為 0.0004 平方毫米;r_5² 與 r_3² 的級次差為 2。

採分點 兩條路徑各 3 分;線性關係說明 2 分;級次差 2 分。

易錯點 把 r_5 − r_3 直接除以 2 當作 Δ,單位就成了毫米而不是平方毫米。

三、規律小結與對照表

量主路徑獨立路徑結果
平方差600e-9*1.00e-3/1.50*1e6(0.002-0.0012)/20.0004
第三級半徑math.sqrt(3*0.0004)math.sqrt(0.0012)0.034641
第五級半徑math.sqrt(5*0.0004)math.sqrt(0.002)0.044721
兩級平方差5*0.0004-3*0.00042*0.00040.0008
第五級平方5*0.00040.0020.002

等傾干涉恆定的是半徑平方差;本講兩路回代一致。膜厚、折射率與波長均為自編示意,不代表真實測定值。

四、自測清單

  • 是否先算 λd/n
  • 平方米到平方毫米是否乘 1e6
  • r_m² 是否與 m 成正比
  • 兩路 Δ 是否相等
  • 是否避免把半徑差當常數
  • r_3 與 r_5 是否按平方開方
  • 單位是否統一為毫米
  • 結果是否代回級次差閉合

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):半徑平方差 = 0.0004;第三級半徑 = 0.034641;第五級半徑 = 0.044721;兩級平方差 = 0.0008;第三級平方 = 0.0012;第五級平方 = 0.002。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理近軸等傾圓環的半徑平方差;邁克耳孫條紋吞吐、牛頓環平方差、劈尖干涉與雙稜鏡測波長另屬相鄰板塊,不在此重複計數。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):衝擊電流計測電量、LC 振盪反解電感、理想變壓器變比、阻尼振動對數減縮、等傾圓環與線膨脹光槓杆相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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