题目
14-24如图所示,狭缝的宽度b =0.60 mm,透镜焦距f =0.40m,有一与狭缝平行的屏放置在透镜焦平面处.若以波长为600 nm的单色平行光垂直照射狭缝,则在屏上离点O 为x=1.4 mm处的点P看到的是衍射明条纹.试求:(1) 点P条纹的级数;(2) 从点P 看来对该光波而言,狭缝的波阵面可作半波带的数目.
14-24如图所示,狭缝的宽度b =0.60 mm,透镜焦距f =0.40m,有一与狭缝平行的屏放置在透镜焦平面处.若以波长为600 nm的单色平行光垂直照射狭缝,则在屏上离点O 为x=1.4 mm处的点P看到的是衍射明条纹.试求:(1) 点P条纹的级数;(2) 从点P 看来对该光波而言,狭缝的波阵面可作半波带的数目.
题目解答
答案
答案:
k=3
7
解析
步骤 1:确定衍射明条纹的级数
根据单缝衍射的明条纹条件,当光程差为波长的整数倍时,即满足:
\[ b \sin \theta = k \lambda \]
其中,\( b \) 是狭缝宽度,\( \theta \) 是衍射角,\( k \) 是明条纹的级数,\( \lambda \) 是光波的波长。由于 \( \theta \) 很小,可以近似认为 \( \sin \theta \approx \tan \theta = \frac{x}{f} \),其中 \( x \) 是点P到点O的距离,\( f \) 是透镜的焦距。因此,可以得到:
\[ b \frac{x}{f} = k \lambda \]
步骤 2:计算点P条纹的级数
将已知数值代入上述公式,可以计算出点P条纹的级数 \( k \):
\[ k = \frac{b x}{f \lambda} \]
步骤 3:计算半波带的数目
根据单缝衍射的半波带理论,当光程差为半个波长的奇数倍时,即满足:
\[ b \sin \theta = (2n - 1) \frac{\lambda}{2} \]
其中,\( n \) 是半波带的数目。因此,可以得到:
\[ n = \frac{b \sin \theta}{\lambda} + \frac{1}{2} \]
将已知数值代入上述公式,可以计算出半波带的数目 \( n \):
\[ n = \frac{b x}{f \lambda} + \frac{1}{2} \]
根据单缝衍射的明条纹条件,当光程差为波长的整数倍时,即满足:
\[ b \sin \theta = k \lambda \]
其中,\( b \) 是狭缝宽度,\( \theta \) 是衍射角,\( k \) 是明条纹的级数,\( \lambda \) 是光波的波长。由于 \( \theta \) 很小,可以近似认为 \( \sin \theta \approx \tan \theta = \frac{x}{f} \),其中 \( x \) 是点P到点O的距离,\( f \) 是透镜的焦距。因此,可以得到:
\[ b \frac{x}{f} = k \lambda \]
步骤 2:计算点P条纹的级数
将已知数值代入上述公式,可以计算出点P条纹的级数 \( k \):
\[ k = \frac{b x}{f \lambda} \]
步骤 3:计算半波带的数目
根据单缝衍射的半波带理论,当光程差为半个波长的奇数倍时,即满足:
\[ b \sin \theta = (2n - 1) \frac{\lambda}{2} \]
其中,\( n \) 是半波带的数目。因此,可以得到:
\[ n = \frac{b \sin \theta}{\lambda} + \frac{1}{2} \]
将已知数值代入上述公式,可以计算出半波带的数目 \( n \):
\[ n = \frac{b x}{f \lambda} + \frac{1}{2} \]