22.(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s1和s2位置的相干波源所发出的光的叠加。(s1和s2的连线与棱镜底边平行。)

已知s1和s2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/s2。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。

②m-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)

 0  156304  156312  156318  156322  156328  156330  156334  156340  156342  156348  156354  156358  156360  156364  156370  156372  156378  156382  156384  156388  156390  156394  156396  156398  156399  156400  156402  156403  156404  156406  156408  156412  156414  156418  156420  156424  156430  156432  156438  156442  156444  156448  156454  156460  156462  156468  156472  156474  156480  156484  156490  156498  447090 

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