Question

（1）現有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。??

將各光學元件由左至右依次排列好，按以下實驗步驟進行操作：?

①取下遮光筒左側的元件，調節光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；?

②按合理順序在光具座上放置各光學元件，使單縫和雙縫間的距離約為5～10 cm；?

③用米尺測量雙縫到屏的距離；?

④用測量頭測量數條亮紋間的距離。?

在操作步驟②時還應注意　　　　　　　和　　　　　　　　。?

已知雙縫間距為d，測得雙縫到屏的距離為l。將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第一條光紋，此時手輪上讀數為a₁，同方向轉動手輪，使分劃板中心刻線與第n條亮紋中心對齊，手輪上讀數為a_n，則求得所測紅光波長λ=　　　　　　　　　。?

（2）用理想電壓表、理想電流表、滑動變阻器、直流電源和一只燈泡組成電路，測定燈泡的伏安特性。測得的I-U圖線如圖所示，已知滑動變阻器的最大阻值為25 Ω，滑片的最大滑動距離為15 cm，電源電動勢為6 V且內阻不計。?

①在下面的方框內，不改變滑動變阻器和電源的位置，補上電壓表和電流表以及燈泡的符號，完成電路圖。要求滑動變阻器滑片向右滑動時，燈泡上電壓增大。?

②在I-U圖中可知，從B到A的過程中燈泡的電阻         （填“變大”“變小”或“不變”）。

③在得出BA段圖線數據的實驗中，滑動變阻器滑片向右滑動的長度是         cm。?

Answer 1

(1)使單縫與雙縫相互平行?

使各元件的中心位于遮光筒的軸線上?

(2)①如下圖　　②變大　　③6.0??

解析：(1)單縫與雙縫相互平行，且各元件必須共軸，才能發生明顯的干涉現象。?

由題意得，第n條亮紋與第1條亮紋間距為a_n-a₁,則雙縫干涉條紋間距為Δx =，①

又由：Δx =,　②?

由①②解得： 。?

(2)①理想電壓表內阻近乎無窮大，理想電流表內阻不計。小燈泡電阻約為幾歐至幾十歐姆，所以用外接法；測伏安特性曲線，要求電壓變化范圍大，所以接分壓器；要求滑片向右滑動時，燈泡上電壓增大，則把滑動變阻器左端與測量電路并聯。電路如下圖所示：②由圖知，在B時：R_b=Ω=30 Ω,在A時，R_a= Ω=40 Ω，所以從B→A，燈泡的電阻變大。

③變阻器最大阻值為25 Ω，最大滑動距離為15 cm，所以滑動變阻器每單位長度對應電阻為：25 Ω/15 cm。?

當在B時，燈泡電阻為30 Ω，理想電表對電路影響不計。設滑動變阻器左邊電阻為R₁，則：R_并=　①?

測量電路所分電壓U_并=3 V，則：

=　②?

又： =　③?

解得R₁=15 Ω。?

當在A時，測量電路電壓U_并=E =6 V，即滑片移至最右邊，滑動變阻器左邊電阻為25 Ω，由以上可知滑片從15 Ω處滑至25 Ω處，改變電阻10 Ω，則對應長度為6 cm。