题目
两透射光栅的光栅常数相等,缝数分别为 N_1 和 N_2,N_1 > N_2,则当单色光波分别垂照射到这两透射光栅上时,其相同级数的明条纹的角位置分别为 theta_1、theta_2 则()A. theta_1 B. 不能确定 theta_1、theta_2 的大小关系C. theta_1 > theta_2D. theta_1 = theta_2
两透射光栅的光栅常数相等,缝数分别为 $N_1$ 和 $N_2$,$N_1 > N_2$,则当单色光波分别垂照射到这两透射光栅上时,其相同级数的明条纹的角位置分别为 $\theta_1$、$\theta_2$ 则()
A. $\theta_1 < \theta_2$
B. 不能确定 $\theta_1$、$\theta_2$ 的大小关系
C. $\theta_1 > \theta_2$
D. $\theta_1 = \theta_2$
题目解答
答案
D. $\theta_1 = \theta_2$
解析
本题考查考查光栅衍射中明条纹角位置的决定因素。解题的关键在于明确光栅方程,通过分析该方程来判断不同缝数的光栅在在相同级数下明条纹角位置的关系。
步骤一:分析光栅方程
光栅方程为 $d\sin\thetathetatheta = k\lambda$,其中 $d$ 是光栅常数,$\theta$ 是明条纹的角位置,$k$ 是明条纹的级数,$\lambda$ 是入射光的波长。
步骤:分析本题条件
已知两透射光栅的光栅常数相等,即 $d_1 = d_2$;单色光垂直照射,说明入射光的波长 $\lambda$ 相同;要求的是相同级数的明条纹,即 $k_1 = k_2$。
步骤:根据光栅方程判断角位置关系
对于第一个光栅,根据光栅方程有 $d_1\sin\ \theta_1 = k_1\lambda$;对于第二个光栅,根据光栅方程 $d_2\sin\ \theta_2 = k_2\lambda$。
因为 $d_1 = d_2$,$k_1 = k_2$,$\lambda$ 相同,所以 $d_1\sin\ \theta_1 = d_2\sin\ \theta_2$,即 $\sin\ \theta_1 = \sin\ \theta_2$。
又因为 $\theta$ 是明条纹的角位置,在光栅衍射中,$\theta$ 的取值范围是合理的角度范围,所以 $\theta_1 = \theta_2$。
需要注意的是,缝数 $N$ 影响的是明条纹的亮度和半角宽度,而不影响明条纹的角位置。