设有波长为入的单色平行光,垂直照射到缝宽a=15入的夫琅和费单缝衍射装置上.试求:(1)当sin分别等于1/15,1/10,1/6,1/5时,缝所能分成的半波带数;(2)屏上相应位置的明暗情况及条纹级次:(3)最多能出现几级明纹?
时间: 2024-04-02 19:37:37 浏览: 58
根据夫琅和费衍射公式,当单色光垂直照射到夫琅和费单缝上时,屏幕上的衍射强度分布为:
$I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin(\pi a\sin\theta/\lambda)}{\pi a\sin\theta/\lambda}\right)^2$
其中,$I_0$为缝隙中心处的光强,$\lambda$为入射光的波长,$a$为缝宽,$\theta$为衍射角。对于缝所能分成的半波带数,根据夫琅和费衍射的条件,可以得到:
$m\lambda = a\sin\theta$
将上式中$\sin\theta$的值代入到衍射强度公式中,可得到在不同的$\sin\theta$值下,缝所能分成的半波带数和屏幕上的明暗情况及条纹级次。
(1) 当$\sin\theta=1/15$时,$m=1$,即缝只能分成一半波带。此时在屏幕上会出现一个明纹和一个暗纹,级次为1。
当$\sin\theta=1/10$时,$m=1.5$,即缝可以分成1.5个半波带。此时在屏幕上会出现2个明纹和1个暗纹,级次为2。
当$\sin\theta=1/6$时,$m=2.5$,即缝可以分成2.5个半波带。此时在屏幕上会出现3个明纹和2个暗纹,级次为3。
当$\sin\theta=1/5$时,$m=3$,即缝可以分成3个半波带。此时在屏幕上会出现4个明纹和3个暗纹,级次为4。
(2) 在屏幕上,明暗情况的规律为:当$m$为奇数时,缝中心处为明纹,两侧为暗纹;当$m$为偶数时,缝中心处为暗纹,两侧为明纹。级次为$m$的明纹和暗纹的宽度都是半波带。
(3) 最多能出现的级次为:
$m_{max} = \frac{a}{\lambda}$
代入数据可得:
$m_{max} = \frac{15}{\lambda}$
因此,最多能出现的级次与入射光的波长有关,波长越小,级次越高。
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