题目
在单缝夫琅禾费衍射实验中,波长为λ的单色光垂直入射到单缝上.对应于衍射角为30°的方向上,若单缝处波面可分成 3个半波带,则缝宽度a等于3λ.
在单缝夫琅禾费衍射实验中,波长为λ的单色光垂直入射到单缝上.对应于衍射角为30°的方向上,若单缝处波面可分成 3个半波带,则缝宽度a等于3λ.
题目解答
答案
√
解析
考查要点:本题主要考查单缝夫琅禾费衍射中的半波带法及其应用,需要理解半波带的概念及暗纹形成的条件。
解题核心思路:
- 半波带划分:单缝处的波面被分成若干半波带,每个半波带宽度对应半个波长($\lambda/2$)。
- 暗纹条件:当单缝宽度$a$与衍射角$\theta$满足$a \sin\theta = (m + \frac{1}{2})\lambda$($m$为整数)时,形成暗纹。
- 路径差分析:题目中“分成3个半波带”对应总路径差为$3 \cdot \frac{\lambda}{2}$,结合公式即可求解$a$。
破题关键:
- 明确半波带数目与路径差的关系,正确代入公式$a \sin\theta = \text{路径差}$。
步骤1:确定路径差
单缝被分成3个半波带,每个半波带宽度为$\lambda/2$,总路径差为:
$\text{路径差} = 3 \cdot \frac{\lambda}{2} = \frac{3\lambda}{2}.$
步骤2:代入衍射公式
根据夫琅禾费衍射暗纹条件:
$a \sin\theta = \frac{3\lambda}{2}.$
已知$\theta = 30^\circ$,$\sin30^\circ = \frac{1}{2}$,代入得:
$a \cdot \frac{1}{2} = \frac{3\lambda}{2}.$
步骤3:求解缝宽度$a$
解方程得:
$a = 3\lambda.$
结论:题目中“缝宽度$a$等于$3\lambda$”的结论正确。