一课外活动实验小组利用如下器材测定某金属丝的直径:一段细金属丝,两块表面光滑的玻璃A、B,波长为λ的单色平行光,一台读数显微镜,一把刻度尺.实验原理和部分实验步骤为:i.将玻璃板A放在水平桌面上,玻璃板B置于玻璃板A上,用金属丝将B板的一端垫起,且使金属丝与两玻璃板的交线平行,两玻璃板之间形成一个倾角θ很小的楔形空气薄层,其截面图如图所示.ii.用已知波长为λ的单色平行光从B板的上方垂直于B板照射,得到稳定的干涉图样,由光的干涉知识可知相邻两明条纹之间的距离为△x=λ2θiii.利用读数显微镜测出N条明条纹间的距离为a.(1)为测出细丝的直径D,还需要测量的物理量是 ___ .(2)用λ、N、a和第(1)问中测得的物理量表示细金属丝的直径D= ___ .

问题描述:

一课外活动实验小组利用如下器材测定某金属丝的直径:
一段细金属丝,两块表面光滑的玻璃A、B,波长为λ的单色平行光,一台读数显微镜,一把刻度尺.
实验原理和部分实验步骤为:
i.将玻璃板A放在水平桌面上,玻璃板B置于玻璃板A上,用金属丝将B板的一端垫起,且使金属丝与两玻璃板的交线平行,两玻璃板之间形成一个倾角θ很小的楔形空气薄层,其截面图如图所示.
ii.用已知波长为λ的单色平行光从B板的上方垂直于B板照射,得到稳定的干涉图样,由光的干涉知识可知相邻两明条纹之间的距离为△x=

λ

iii.利用读数显微镜测出N条明条纹间的距离为a.
作业帮
(1)为测出细丝的直径D,还需要测量的物理量是 ___ .
(2)用λ、N、a和第(1)问中测得的物理量表示细金属丝的直径D= ___ .

设细金属丝与两玻璃板的交线之间的距离为L,则tanθ=θ=

D
L

因为△x=
a
N-1

根据△x=
λ
=
λ
2
D
L
得,D=
(N-1)λL
2a
.所以还需要测量细金属丝与 两玻璃板的交线之间的距离L.
故答案为:(1)细金属丝与两玻璃板的交线之间的距离L.
(2)D=
(N-1)λL
2a

答案解析:根据△x=
λ
,通过相邻干涉条纹的间距,结合tanθ=θ=
D
L
,求出金属丝直径的表达式,从而确定需要测量的物理量.
考试点:用双缝干涉测光的波长.

知识点:解决本题的关键知道实验的原理,结合原理推导出金属丝直径的表达式,知道在θ较小时,tanθ=sinθ=θ.