Question

（1）在《用雙縫干涉測光的波長》實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上（如圖1），并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏．從儀器注明的規格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700mm．然后，接通電源使光源正常工作．

①已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖2（a）所示，圖2（a）中的數字是該同學給各暗紋的編號，此時圖2（b）中游標尺上的讀數x₁=1.16mm；接著再轉動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖3（a）所示，此時圖3（b）中游標尺上的讀數x₂=

 

；
②利用上述測量結果，經計算可得兩個相鄰明紋（或暗紋）間的距離△x=

 

mm；這種色光的波長λ=

 

nm．
（2）某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池．該同學想測量一下這個電池的電動勢E 和內電阻r，但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱（最大阻值為9.999Ω，科當標準電阻用） 一只電流表（量程I_R=0.6A，內阻r_g=0.1Ω）和若干導線．
①請根據測定電動勢E內電阻r的要求，設計圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接起來．

②接通開關，逐次改變電阻箱的阻值R，讀處與R對應的電流表的示數I，并作記錄當電阻箱的阻值R=2.6Ω時，其對應的電流表的示數如圖5所示．處理實驗數據時首先計算出每個電流值I的倒數

1

I

；再制作R-

1

I

坐標圖，如圖6所示，圖中已標注出了（R，

1

I

）的幾個與測量對應的坐標點，請你將與圖5實驗數據對應的坐標點也標注在圖6中上．
③在圖6上把描繪出的坐標點練成圖線．
④根據圖6描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=

 

V，內電阻r=

 

Ω

Answer 1

分析：（1）根據△x=

Lλ

d

可知要求波長λ，已知L和d，則必需知道條紋間距△x，根據圖2（b）指示的為第0條亮條紋中央所在的位置，而圖3（b）指示的為第6條亮條紋中間所在的位置．故圖2（a）中亮條紋與圖3（a）中亮紋間的間隔為6個，從而求出△x，最后求出λ．
（2）要測出電源的電動勢E和內阻r，應根據閉合電路歐姆定律E=U+Ir來解決，故要測量路端電壓和干路電流，而路端電壓U=IR_外，R_外=R+r_g，從而求出R=E?

1

I

-(r+rg)．

解答：解：（1）由游標卡尺的讀數規則可知
x₂=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；
圖2（a）中暗紋與圖3（a）中暗紋間的間隔為6個，
故△x=

△x1-△x2

6

=

15.02-1.16

6

=2.31mm；
由△x=

Lλ

d

可知
λ=

d△x

L

=0.20mm×

2.31mm

700mm

=6.6×10²nm．
（2）①根據閉合電路歐姆定律，測量電源的電動勢和內電阻，需要得到電源的路端電壓和通過電源的電流，在本實驗中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯充當電壓表，測量電源的路端電壓，通過電流表的電流也是通過電源的電流，所以只需要將電流表和電阻箱串連接在電源兩端即可．
實物圖的連接如圖甲所示（如圖甲）．
②將與圖5實驗數據對應的坐標點也標注在圖6中上，如圖乙所示
③在圖6上把描繪出的坐標點練成圖線如圖乙所示
④由閉合電路歐姆定律有：
E=I（R+r+r_g），
解得：R=E?

1

I

-(r+rg)，
根據R-

1

I

圖線可知：電源的電動勢等于圖線的斜率，內阻為縱軸負方向的截距減去電流表的內阻．
代入數據解得E=1.5V
r=0.3Ω．
故本題的答案為：（1）①15.02，②2.31；6.6×10²；
（2）①見圖甲，②見圖乙，③④1.5（1.46～1.54）；0.3（0.25～0.35）．

點評：一定要掌握每一個實驗的基本原理，這是我們順利完成實驗操作或設計或數據處理的出發點．