题目
在夫琅和费单缝衍射实验中,用单色光垂直于缝面照射。(1)已知入射光波长为500 nm,第一级暗纹对应的衍射角为30°,缝宽为多少?(2)如果所用单缝宽为a = 0.5 mm,在焦距等于1m的透镜焦平面上观察衍射条纹,中央明纹及第1级明纹的宽度是多少?注:此题为计算题改编而来,在做题时,请先写出解题过程,然后再对比选出正确答案,最后参考题目的答案解析
在夫琅和费单缝衍射实验中,用单色光垂直于缝面照射。
(1)已知入射光波长为500 nm,第一级暗纹对应的衍射角为30°,缝宽为多少?
(2)如果所用单缝宽为a = 0.5 mm,在焦距等于1m的透镜焦平面上观察衍射条纹,中央明纹及第1级明纹的宽度是多少?
注:此题为计算题改编而来,在做题时,请先写出解题过程,然后再对比选出正确答案,最后参考题目的答案解析
题目解答
答案
(1)缝宽为1000nm (2)中央明纹宽度是m,第1级明纹的宽度是m
解析
步骤 1:计算缝宽
根据夫琅和费单缝衍射的暗纹条件,有公式:\(a\sin\theta = m\lambda\),其中\(a\)是缝宽,\(\theta\)是衍射角,\(m\)是级数,\(\lambda\)是波长。对于第一级暗纹,\(m=1\),所以公式变为\(a\sin\theta = \lambda\)。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)和衍射角\(\theta = 30°\)代入,可以计算出缝宽\(a\)。
步骤 2:计算中央明纹宽度
中央明纹宽度可以通过公式\(2\lambda f/a\)计算,其中\(f\)是透镜的焦距。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)、缝宽\(a = 0.5mm\)和焦距\(f = 1m\)代入,可以计算出中央明纹宽度。
步骤 3:计算第1级明纹宽度
第1级明纹宽度可以通过公式\(\lambda f/a\)计算。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)、缝宽\(a = 0.5mm\)和焦距\(f = 1m\)代入,可以计算出第1级明纹宽度。
根据夫琅和费单缝衍射的暗纹条件,有公式:\(a\sin\theta = m\lambda\),其中\(a\)是缝宽,\(\theta\)是衍射角,\(m\)是级数,\(\lambda\)是波长。对于第一级暗纹,\(m=1\),所以公式变为\(a\sin\theta = \lambda\)。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)和衍射角\(\theta = 30°\)代入,可以计算出缝宽\(a\)。
步骤 2:计算中央明纹宽度
中央明纹宽度可以通过公式\(2\lambda f/a\)计算,其中\(f\)是透镜的焦距。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)、缝宽\(a = 0.5mm\)和焦距\(f = 1m\)代入,可以计算出中央明纹宽度。
步骤 3:计算第1级明纹宽度
第1级明纹宽度可以通过公式\(\lambda f/a\)计算。将已知的波长\(\lambda = 500nm\)、缝宽\(a = 0.5mm\)和焦距\(f = 1m\)代入,可以计算出第1级明纹宽度。