题目
波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4λ的单缝上。对应于衍射角φ=30°,单缝处的波面可划分为 ____ 个半波带。
波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4λ的单缝上。对应于衍射角φ=30°,单缝处的波面可划分为 ____ 个半波带。
题目解答
答案
解:由于
asinθ=4λsinθ=2λ
为波长的整数倍,且级次k为2,又由于暗纹半波带数目为2k,所以半波带个数为4个。
故答案为:4
asinθ=4λsinθ=2λ
为波长的整数倍,且级次k为2,又由于暗纹半波带数目为2k,所以半波带个数为4个。
故答案为:4
解析
考查要点:本题主要考查单缝衍射中的半波带法应用,需要理解暗纹形成的条件及半波带数目与级数的关系。
解题核心思路:
- 暗纹条件:单缝衍射中,暗纹对应的条件为 $a \sin\theta = k\lambda$,其中 $k$ 为整数(级数)。
- 半波带划分:每个半波带宽度为 $\lambda/2$,暗纹对应的半波带总数为 $2k$ 个。
破题关键点:
- 将缝宽 $a=4\lambda$ 和衍射角 $\theta=30^\circ$ 代入暗纹条件,求出级数 $k$。
- 根据 $k$ 计算对应的半波带数目。
步骤1:确定暗纹条件
根据单缝衍射暗纹公式:
$a \sin\theta = k\lambda$
代入已知条件 $a=4\lambda$ 和 $\theta=30^\circ$:
$4\lambda \cdot \sin30^\circ = k\lambda$
化简得:
$4\lambda \cdot \frac{1}{2} = k\lambda \implies 2\lambda = k\lambda \implies k=2$
步骤2:计算半波带数目
每个半波带宽度为 $\lambda/2$,暗纹对应的半波带总数为 $2k$ 个:
$2k = 2 \times 2 = 4$