Какой длины световая волна может быть определена, если для ее измерения используется дифракционная решетка с 200 штрихами на 1 мм? Монохроматический свет падает на решетку перпендикулярно ее плоскости, и первое дифракционное изображение наблюдается на расстоянии 6 см от центрального изображения, при этом расстояние от дифракционной решетки до экрана составляет 200 см?
Физика11 классДифракция светадлина световой волныдифракционная решетка200 штрихов на 1 мммонохроматический светдифракционное изображениерасстояние до экранафизика 11 классизмерение длины волныдифракция светаОптикаволновые явления
Для определения длины световой волны мы будем использовать данные, которые нам предоставлены в задаче. У нас есть дифракционная решетка с 200 штрихами на 1 мм, и мы знаем расстояние от первого дифракционного изображения до центрального изображения, а также расстояние от решетки до экрана.
Шаг 1: Определим параметры задачи.
Шаг 2: Вычислим расстояние между штрихами решетки (d).
Количество штрихов на 1 мм составляет 200, что означает, что один штрих занимает 1/200 мм. Преобразуем это значение в метры:
d = 1/200 мм = 1/200 * 10^-3 м = 5 * 10^-6 м.
Шаг 3: Определим порядок дифракции (k).
Так как мы рассматриваем первое дифракционное изображение, то порядок дифракции k равен 1.
Шаг 4: Найдем угол дифракции (φ).
Для малых углов можно использовать приближение: sin(φ) ≈ tan(φ) = h/L, где h - расстояние до первого дифракционного изображения, а L - расстояние до экрана. Подставим известные значения:
h = 6 см = 0,06 м, L = 200 см = 2 м.
Таким образом, мы можем вычислить sin(φ):
sin(φ) = h/L = 0,06/2 = 0,03.
Шаг 5: Используем формулу для расчета длины волны (λ).
Формула для дифракционной решетки выглядит следующим образом:
d * sin(φ) = λ * k.
Теперь подставим все известные значения в формулу:
λ = (d * sin(φ)) / k.
Подставляем:
λ = (5 * 10^-6 м * 0,03) / 1 = 1,5 * 10^-7 м.
Шаг 6: Преобразуем длину волны в более удобные единицы.
1 мкм = 10^-6 м, значит:
λ = 1,5 * 10^-7 м = 0,15 мкм.
Ответ: Длина световой волны составляет 0,15 мкм.