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α等于:A. λB. 1.5λC. 2λD. 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α等于:
A. λ
B. 1.5λ
C. 2λ
D. 3λ
题目解答
答案
D. 3λ
解析
本题考查单缝夫琅禾费衍射中半波带的概念及其与缝宽度的关系。关键在于理解半波带的定义以及如何根据衍射角和半波带数目计算缝宽度。解题核心思路是利用光程差公式,将半波带数目与缝宽度联系起来。
在夫琅禾费衍射中,半波带是指单缝被分成若干段,每段对应的光程差为$\lambda/2$。当单缝被分成$m$个半波带时,总光程差为$m \cdot \lambda/2$。根据光程差公式:
$a \sin\theta = m \cdot \frac{\lambda}{2}$
其中$a$为缝宽度,$\theta$为衍射角,$m$为半波带数目。
题目中给出$m=3$,$\theta=30^\circ$,代入公式:
$a \cdot \sin30^\circ = 3 \cdot \frac{\lambda}{2}$
由于$\sin30^\circ = 0.5$,解得:
$a = \frac{3 \cdot \lambda}{2 \cdot 0.5} = 3\lambda$