题目
夫琅禾费单缝衍射实验中需两个凸透镜,其作用是____ A.点光源须放在透镜的焦平面上,实现平行光入射到单缝上B.观察屏须放在透镜的焦平面上,实现衍射光中平行传播的光汇聚在屏幕上同一点C.光源与观察屏不一定放在焦平面上D.光源与观察屏放在焦平面上等效于物与屏 距单缝无限远
夫琅禾费单缝衍射实验中需两个凸透镜,其作用是____
A.点光源须放在透镜的焦平面上,实现平行光入射到单缝上
B.观察屏须放在透镜的焦平面上,实现衍射光中平行传播的光汇聚在屏幕上同一点
C.光源与观察屏不一定放在焦平面上
D.光源与观察屏放在焦平面上等效于物与屏 距单缝无限远
题目解答
答案
解:选B
两个凸透镜可以将点光源的光线汇聚到单缝上,使得光线平行进入单缝并衍射后,可以让衍射光中平行传播的光线再次汇聚到观察屏上的同一点,从而能够清晰地观察到衍射现象。观察屏必须放在凸透镜的焦平面上,才能保证汇聚后的衍射光能够在同一点上集中成像。
而选项A所说的点光源应该放在透镜的焦平面上是错误的,因为放在焦平面上会使得出射光变得平行,进而无法形成衍射。
C选项是错误的,因为两个透镜共同构成了像差补偿系统,要求透镜间距一定且光源、观察屏与透镜呈光轴共线,才能保证成像清晰。
D选项也是错误的,因为对于物距无限远的情况,即所谓的平行光源情况,其不需要经过两个凸透镜就可以衍射形成干涉条纹,而直接通过单缝就可以实现。
解析
步骤 1:理解夫琅禾费单缝衍射实验的原理
夫琅禾费单缝衍射实验中,需要将点光源发出的光汇聚成平行光,然后通过单缝进行衍射,最后通过透镜将衍射光汇聚到观察屏上。两个凸透镜的作用是实现光的汇聚和平行化。
步骤 2:分析选项A
选项A指出点光源须放在透镜的焦平面上,实现平行光入射到单缝上。这是错误的,因为如果点光源放在透镜的焦平面上,透镜将点光源发出的光汇聚成平行光,但此时光已经平行,无法再通过单缝进行衍射。
步骤 3:分析选项B
选项B指出观察屏须放在透镜的焦平面上,实现衍射光中平行传播的光汇聚在屏幕上同一点。这是正确的,因为通过单缝衍射后的光中,平行传播的光需要通过透镜汇聚到观察屏上的同一点,才能清晰地观察到衍射现象。
步骤 4:分析选项C
选项C指出光源与观察屏不一定放在焦平面上。这是错误的,因为两个透镜共同构成了像差补偿系统,要求透镜间距一定且光源、观察屏与透镜呈光轴共线,才能保证成像清晰。
步骤 5:分析选项D
选项D指出光源与观察屏放在焦平面上等效于物与屏距单缝无限远。这是错误的,因为对于物距无限远的情况,即所谓的平行光源情况,其不需要经过两个凸透镜就可以衍射形成干涉条纹,而直接通过单缝就可以实现。
夫琅禾费单缝衍射实验中,需要将点光源发出的光汇聚成平行光,然后通过单缝进行衍射,最后通过透镜将衍射光汇聚到观察屏上。两个凸透镜的作用是实现光的汇聚和平行化。
步骤 2:分析选项A
选项A指出点光源须放在透镜的焦平面上,实现平行光入射到单缝上。这是错误的,因为如果点光源放在透镜的焦平面上,透镜将点光源发出的光汇聚成平行光,但此时光已经平行,无法再通过单缝进行衍射。
步骤 3:分析选项B
选项B指出观察屏须放在透镜的焦平面上,实现衍射光中平行传播的光汇聚在屏幕上同一点。这是正确的,因为通过单缝衍射后的光中,平行传播的光需要通过透镜汇聚到观察屏上的同一点,才能清晰地观察到衍射现象。
步骤 4:分析选项C
选项C指出光源与观察屏不一定放在焦平面上。这是错误的,因为两个透镜共同构成了像差补偿系统,要求透镜间距一定且光源、观察屏与透镜呈光轴共线,才能保证成像清晰。
步骤 5:分析选项D
选项D指出光源与观察屏放在焦平面上等效于物与屏距单缝无限远。这是错误的,因为对于物距无限远的情况,即所谓的平行光源情况,其不需要经过两个凸透镜就可以衍射形成干涉条纹,而直接通过单缝就可以实现。