(18分)
Ⅰ.(6分)图中为“双棱镜干涉”实验装置,其中 s 为单色光源,
A为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜,
P为光屏。s位于棱镜对称轴上,屏与棱镜底边平行。调节光路,可在屏上观察到干涉条纹。这是由于光源s发出的光经棱镜作用后,相当于在没有棱镜时,两个分别位于图中s
1和s
2位置的相干波源所发出的光的叠加。(s
1和s
2的连线与棱镜底边平行。)
已知s
1和s
2的位置可由其它实验方法确定,类比“双缝干涉测波长”的实验,可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源s发出的单色光的波长时,需要测量的物理量是:
,
和
。
Ⅱ.(12)图Ⅰ中所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数
k。电源的电动势为
E,内阻可忽略不计:滑动变阻器全长为
l,重力加速度为
g,V为理想电压表。当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图1中
a点,此时电压表示数为零。在木板上放置质量为
m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数
U及其它给定条件,可计算出弹簧的劲度系数
k。
(1)写出
m、
U与
k之间所满足的关系式。
(2)已知
E = 1.50V,
l =" 12.0" cm,
g =" 9.80" m/s
2。测量结果如下表:
m(kg)
| 1.00
| 1.50
| 3.00
| 4.50
| 6.00
| 7.50
|
U(V)
| 0.108
| 0.154
| 0.290
| 0.446
| 0.608
| 0.740
|
①在图2中给出的坐标纸上利用表中数据描出
m-
U直线。
②
m-
U直线的斜率为
kg/V。
③弹簧的劲度系数
k=
N/m。(保留3位有效数字)