题目
用波长λ1=400nm和λ2=700nm的混合光垂直照射单缝.在衍射图样中,λ1的第k1级明纹中心位置恰与λ2的第k2级暗纹中心位置重合.求k1和k2.试问λ1的暗纹中心位置能否与λ2的暗纹中心位置重合?
用波长λ1=400nm和λ2=700nm的混合光垂直照射单缝.在衍射图样中,λ1的第k1级明纹中心位置恰与λ2的第k2级暗纹中心位置重合.求k1和k2.试问λ1的暗纹中心位置能否与λ2的暗纹中心位置重合?
题目解答
答案
λ1的第k1级明纹位置满足:
λ2的第k2级暗纹位置满足:
asinθ=k2λ2.
所以
可得最小的k1=3,k2=2
又因为λ1的第k1级暗纹位置满足:
asinθ=kλ1
若两暗级中心重合有
可取k1=7,k2=4,相应的暗纹中心重合.
λ2的第k2级暗纹位置满足:
asinθ=k2λ2.
所以
可得最小的k1=3,k2=2
又因为λ1的第k1级暗纹位置满足:
asinθ=kλ1
若两暗级中心重合有
可取k1=7,k2=4,相应的暗纹中心重合.
解析
步骤 1:确定λ1的第k1级明纹中心位置
λ1的第k1级明纹中心位置满足单缝衍射的明纹条件,即:
\[ a \sin \theta = k_1 \lambda_1 \]
其中,a是单缝宽度,θ是衍射角,k1是明纹级数。
步骤 2:确定λ2的第k2级暗纹中心位置
λ2的第k2级暗纹中心位置满足单缝衍射的暗纹条件,即:
\[ a \sin \theta = k_2 \lambda_2 \]
其中,k2是暗纹级数。
步骤 3:将两个条件联立求解k1和k2
由于λ1的第k1级明纹中心位置恰与λ2的第k2级暗纹中心位置重合,所以有:
\[ k_1 \lambda_1 = k_2 \lambda_2 \]
代入λ1=400nm和λ2=700nm,得到:
\[ k_1 \times 400 = k_2 \times 700 \]
化简得到:
\[ k_1 = \frac{7}{4} k_2 \]
由于k1和k2都是整数,所以k2必须是4的倍数,k1是7的倍数。最小的k1和k2分别是3和2。
步骤 4:判断λ1的暗纹中心位置能否与λ2的暗纹中心位置重合
λ1的第k1级暗纹中心位置满足:
\[ a \sin \theta = (k_1 + \frac{1}{2}) \lambda_1 \]
λ2的第k2级暗纹中心位置满足:
\[ a \sin \theta = (k_2 + \frac{1}{2}) \lambda_2 \]
若两暗纹中心重合有:
\[ (k_1 + \frac{1}{2}) \lambda_1 = (k_2 + \frac{1}{2}) \lambda_2 \]
代入λ1=400nm和λ2=700nm,得到:
\[ (k_1 + \frac{1}{2}) \times 400 = (k_2 + \frac{1}{2}) \times 700 \]
化简得到:
\[ k_1 + \frac{1}{2} = \frac{7}{4} (k_2 + \frac{1}{2}) \]
\[ k_1 = \frac{7}{4} k_2 + \frac{3}{4} \]
由于k1和k2都是整数,所以k2必须是4的倍数,k1是7的倍数加上3/4。最小的k1和k2分别是7和4,相应的暗纹中心重合。
λ1的第k1级明纹中心位置满足单缝衍射的明纹条件,即:
\[ a \sin \theta = k_1 \lambda_1 \]
其中,a是单缝宽度,θ是衍射角,k1是明纹级数。
步骤 2:确定λ2的第k2级暗纹中心位置
λ2的第k2级暗纹中心位置满足单缝衍射的暗纹条件,即:
\[ a \sin \theta = k_2 \lambda_2 \]
其中,k2是暗纹级数。
步骤 3:将两个条件联立求解k1和k2
由于λ1的第k1级明纹中心位置恰与λ2的第k2级暗纹中心位置重合,所以有:
\[ k_1 \lambda_1 = k_2 \lambda_2 \]
代入λ1=400nm和λ2=700nm,得到:
\[ k_1 \times 400 = k_2 \times 700 \]
化简得到:
\[ k_1 = \frac{7}{4} k_2 \]
由于k1和k2都是整数,所以k2必须是4的倍数,k1是7的倍数。最小的k1和k2分别是3和2。
步骤 4:判断λ1的暗纹中心位置能否与λ2的暗纹中心位置重合
λ1的第k1级暗纹中心位置满足:
\[ a \sin \theta = (k_1 + \frac{1}{2}) \lambda_1 \]
λ2的第k2级暗纹中心位置满足:
\[ a \sin \theta = (k_2 + \frac{1}{2}) \lambda_2 \]
若两暗纹中心重合有:
\[ (k_1 + \frac{1}{2}) \lambda_1 = (k_2 + \frac{1}{2}) \lambda_2 \]
代入λ1=400nm和λ2=700nm,得到:
\[ (k_1 + \frac{1}{2}) \times 400 = (k_2 + \frac{1}{2}) \times 700 \]
化简得到:
\[ k_1 + \frac{1}{2} = \frac{7}{4} (k_2 + \frac{1}{2}) \]
\[ k_1 = \frac{7}{4} k_2 + \frac{3}{4} \]
由于k1和k2都是整数,所以k2必须是4的倍数,k1是7的倍数加上3/4。最小的k1和k2分别是7和4,相应的暗纹中心重合。