题目
等厚干涉实验中测量牛顿环两个暗纹直径的平方差是为了()A. 消除回程差B. 消除干涉级次的不确定性C. 消除视差D. 消除暗纹半径测量的不确定性
等厚干涉实验中测量牛顿环两个暗纹直径的平方差是为了()
A. 消除回程差
B. 消除干涉级次的不确定性
C. 消除视差
D. 消除暗纹半径测量的不确定性
题目解答
答案
D. 消除暗纹半径测量的不确定性
解析
本题考查等厚干涉实验中牛顿环测量方法的误差处理原理。关键在于理解测量两个暗纹直径平方差的作用。实验中,直接测量单个暗纹的半径存在偶然误差,而通过计算两个暗纹半径平方的差值,可以消除单次测量的绝对误差,保留与曲率半径相关的相对量,从而提高测量精度。
核心思路
在等厚干涉实验中,暗纹的半径 $r$ 与干涉级次 $m$ 满足关系式:
$r^2 = 2R\lambda m$
其中 $R$ 为透镜曲率半径,$\lambda$ 为光波波长。若直接测量单个暗纹的 $r$,其误差 $\Delta r$ 会直接影响 $R$ 的计算。而测量两个暗纹(如第 $m$ 级和第 $n$ 级)的直径平方差:
$\Delta r^2 = r_m^2 - r_n^2 = 2R\lambda (m - n)$
此时,误差 $\Delta r$ 在平方差中被消去,仅保留与 $(m-n)$ 相关的量,从而消除暗纹半径测量的偶然误差。
选项辨析
- A. 消除回程差:回程差通常指测量工具(如螺旋测微器)的固有误差,与本题方法无关。
- B. 消除干涉级次的不确定性:级次 $m$ 通过干涉公式确定,与平方差方法无直接关系。
- C. 消除视差:视差是读数时的视线误差,需通过规范操作避免,而非通过计算消除。
- D. 消除暗纹半径测量的不确定性:正确。平方差方法通过误差抵消,提高测量精度。