题目内容

【题目】光盘是一种常见的信息载体,其结构可分为五层,即基板、记录层、反射层、保护层、印刷层.光盘的信息记录在密集分布于其上的光道上.光道上布满了一个个长短不一的凹坑(如图1.由于反射层的作用,光盘(局部地看)相当于一种一维反射光栅.利用这个光栅,可以作某些测量.现在给出下列器材:红色激光笔一支,CD光盘一张,白色光屏一个,钢卷尺1.测量装置如图2所示,将光盘D和白屏P平行竖立,让激光器L位于两者之间,光束接近垂直于盘面射到盘上,则屏上会出现衍射条纹.中央最亮的光点为0级(k=0)条纹,两侧对称分布的是1级(k=1)、2级(k=2)、……等衍射条纹,各级条纹的衍射角θ不同.已知衍射公式 ,式中d为光栅常数,即光盘上相邻光道间的距离.若激光的波长λ已知,便可通过上述实验测定d.

(1)如果要测定d,实验中需要测定哪些物理量?在图中画出示意图表示这些物理量.

(2)用测出的物理量写出刻纹之间的距离d的表达式.

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)还需要知道的物理量已标示在答图上,即要测出光盘到白屏水平距离ak =1,第1级条纹和0级条纹的水平距离b,以及第一级条纹到激光入射点的距离c.

2)已知所用红色激光的波长λ可算出:

练习册系列答案
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【题目】地球同步通信卫星是相对于地面静止的人造卫星.它定点在赤道上空某一确定的高度,与地球自转周期相同.它的轨道是正圆形,称为静止轨道”.在卫星上的不同位置分别安置有小型燃气发动机,可根据需要在某一时刻短时间点燃发动机向某个方向喷出气体,以调整卫星的姿态及轨道.发动机运行的时间相对于卫星的周期来说是很小的,所以这种调整可看作是瞬间完成的.在一堂物理课上老师提出了一个问题:如何把一个原来位于东经90处静止轨道上的地球同步通信卫星转移到90±ΔxΔx≤5)处,要求开动发动机的次数最少.某同学查阅相关资料后给出了一个方案,先让卫星进入椭圆形的漂移轨道,再让其回到静止轨道.图是他给出的方案的示意图,其中正圆形的实线表示静止轨道,椭圆形的虚线为漂移轨道”.请回答:

(1)按他的方案,该卫星将漂向东方还是西方?

(2)按他的方案,该卫星完成这次转移需要至少点燃发动机几次?这几次各是向哪个方向喷出气体?各次点火的时机如何掌握?

(3)若已知地球质量为M=5.98×1024kg,卫星总质量(包括内部的仪器设备及储备的燃料)为m=200kg,万有引力恒量为G = 6.67×10-11 m3 kg-1s-2,要求卫星只在漂移轨道上转一圈,且转移量Δx恰好等于5.点燃发动机过程中消耗的燃料相比卫星总质量很小,可以忽略.

①漂移轨道的远地点比静止轨道高出的数量Δh等于多少?

②卫星从静止轨道转移到漂移轨道需要增加的机械能ΔE等于多少?

(两个质量分别为m1m2的均匀的球体,以相距无穷远为势能零点,则它们的距离为r时的引力势能)

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