当夫朗和费单缝衍射装置中的缝宽等于入射光波长时,在屏幕上可观察到的衍射图样是( )A. 一片暗区 B. 一片明区 C. 明暗交替等宽的条纹 D. 只能看到有限几级(条)衍射条纹 E. sinφ=kλ,得一级暗纹的衍射角满足 sinφ=λ/a=1, φ=π/2,故选( F.

本题考查夫朗和费单缝衍射现象中缝宽与波长的关系对衍射图样的影响。关键在于理解缝宽等于入射光波长时的衍射特征。

核心思路：
当缝宽$a$等于入射光波长$\lambda$时，衍射图样的形成与暗纹条件密切相关。根据公式$a \sin\varphi = k\lambda$，当$k=1$时，$\sin\varphi = 1$，对应$\varphi = 90^\circ$，此时暗纹仅出现在光屏边缘。更高阶的$k$值会导致$\sin\varphi > 1$，无法存在。因此，中央亮纹占据主导，两侧暗纹无法形成明显的条纹，整体呈现一片明区。

关键分析步骤

1. 暗纹条件分析
   夫朗和费单缝衍射中，暗纹位置由$a \sin\varphi = k\lambda$决定。当$a = \lambda$时：

   • $k=0$：$\varphi=0^\circ$（中央亮纹）。
   • $k=1$：$\sin\varphi = 1 \Rightarrow \varphi=90^\circ$（暗纹出现在光屏边缘）。
   • $k \geq 2$：$\sin\varphi > 1$，无解。

2. 衍射图样特征

   • 中央亮纹宽度极大，覆盖光屏中心区域。
   • 两侧暗纹仅在边缘存在，但实际光屏无法完全呈现边缘位置。
   • 高阶条纹无法形成，整体呈现中央明亮区域。

3. 选项排除

   • 选项C、D：需存在多级条纹，但高阶暗纹无法形成，排除。
   • 选项A：暗区需暗纹主导，与实际情况矛盾，排除。
   • 选项E：描述不完整，且未直接对应图样特征，排除。