题目
8、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( )。A. λB. 1.5λC. 2λD. 3λ
8、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( )。
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的半波带法应用。关键点在于理解半波带数目与缝宽度、衍射角的关系。核心思路是:当单缝宽度为$a$,入射光波长为$\lambda$,在衍射角$\theta$方向上,单缝被分成$n$个半波带时,满足$a \sin\theta = \frac{n}{2}\lambda$。通过此公式即可求解$a$的值。
公式推导
根据半波带法,单缝被分成$n$个半波带时,每个半波带的光程差为$\frac{\lambda}{2}$。总光程差为$n \cdot \frac{\lambda}{2}$,对应几何关系为:
$a \sin\theta = \frac{n}{2}\lambda$
代入已知条件
题目中给出$n=3$,$\theta=30^\circ$,$\sin30^\circ=\frac{1}{2}$,代入公式:
$a \cdot \frac{1}{2} = \frac{3}{2}\lambda$
求解缝宽度$a$
解得:
$a = \frac{\frac{3}{2}\lambda}{\frac{1}{2}} = 3\lambda$