题目
已知地球到月球的距离是3.84times ({10)^8}(m),设来自月球的光的波长为600(nm),若地球上用物镜直径为1(m)的一天文望远镜观察时,刚好将月球正面一环形山上的两点分辨开,则该两点的距离为多少?
已知地球到月球的距离是$3.84\times {{10}^{8}}\text{m}$,设来自月球的光的波长为$600\text{nm}$,若地球上用物镜直径为$1\text{m}$的一天文望远镜观察时,刚好将月球正面一环形山上的两点分辨开,则该两点的距离为多少?
题目解答
答案
$281\text{m}$
解析
考查要点:本题主要考查望远镜的分辨率计算,涉及艾里公式的应用以及角度与实际距离的转换。
解题核心思路:
- 艾里公式(θ = 1.22λ/D)用于计算望远镜的最小分辨角,其中θ为角分辨率,λ为光波波长,D为物镜直径。
- 利用最小分辨角θ,结合地月距离L,通过小角度近似(s = θ × L)计算月球表面两点的实际距离s。
破题关键点:
- 正确代入艾里公式计算θ。
- 注意单位换算(波长需转换为米)。
- 应用小角度近似公式将角度转换为实际距离。
步骤1:计算最小分辨角θ
根据艾里公式:
$\theta = 1.22 \frac{\lambda}{D}$
代入已知条件:
- 波长 $\lambda = 600\ \text{nm} = 600 \times 10^{-9}\ \text{m}$
- 物镜直径 $D = 1\ \text{m}$
得:
$\theta = 1.22 \times \frac{600 \times 10^{-9}}{1} = 7.32 \times 10^{-7}\ \text{弧度}$
步骤2:计算月球表面两点距离s
通过小角度近似公式:
$s = \theta \times L$
其中地月距离 $L = 3.84 \times 10^{8}\ \text{m}$,代入θ:
$s = 7.32 \times 10^{-7} \times 3.84 \times 10^{8} = 281.088\ \text{m}$
步骤3:结果取整
根据实际需求,结果保留整数:
$s \approx 281\ \text{m}$