一单色平行光投射于衍射光栅 其方向与光栅的法线呈θ0角。在和法线呈11°和53°角的方向上出现第一级

大学本科 已帮助: 时间:2024-11-04 23:16:08

一单色平行光投射于衍射光栅,其方向与光栅的法线呈θ0角。在和法线呈11°和53°角的方向上出现第一级光谱线,并且位于法线的两侧。试求: (1)入射角θ0; (2)试问为什么位于法线两侧时,观察到一级谱线,而位于法线同侧时,则能观察到二级谱线?
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!

难度:⭐⭐⭐

题库:大学本科,理学,物理学类

标签:光谱线,法线,光栅

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420***100

2024-11-04 23:16:08

正确答案:解:(1)如图(a)所示若入射方向与衍射方向处于法线的同侧根据光程差的计算光栅方程为dsin θ+dsin θ0=λ (1)如图(b)所示若入射方向与衍射方向处于法线的两侧根据光程差的计故 sin θ0=1/2(sin θ'-sin θ) (4)将0=11°、θ'=53°代入式(4)得 sin θ0=1/2(sin 53°-sin 11°)=0.303 9 θ0=17.7°(2)当位于法线两侧时满足 dsin θ=dsin θ0+jλ即 sin θ=sin θ0+j(λ/d) 一级谱线: sin 53°=sin 17.7°+j(λ/d)故 λ/d=sin53°-sin17.7° 二级谱线: sinθ=sinθ0+2(λ/d)把式(5)代入上式得 sin θ=sin θ0+2(sin θ'-sin θ0)=2 sin 53°-sin 17.7°=1.29>l故当位于法线两侧时第二级谱线无法观察到。 当位于法线的同侧时满足 dsin θ=jλ-dsinθ0j=2时 sin θ=2(λ/d)-sin θ0 (6)把式(5)代入(6)式得 sin θ=2(sin 53°-sin 17.7°)-sin 17.7°=1.597 2-0.911 7=0.685 5<1故位于法线同侧时第二级谱线也可观察到。
解:(1)如图(a)所示,若入射方向与衍射方向处于法线的同侧,根据光程差的计算,光栅方程为dsinθ+dsinθ0=λ(1)如图(b)所示,若入射方向与衍射方向处于法线的两侧,根据光程差的计故sinθ0=1/2(sinθ'-sinθ)(4)将0=11°、θ'=53°代入式(4),得sinθ0=1/2(sin53°-sin11°)=0.3039θ0=17.7°(2)当位于法线两侧时,满足dsinθ=dsinθ0+jλ即sinθ=sinθ0+j(λ/d)一级谱线:sin53°=sin17.7°+j(λ/d)故λ/d=sin53°-sin17.7°二级谱线:sinθ=sinθ0+2(λ/d)把式(5)代入上式,得sinθ=sinθ0+2(sinθ'-sinθ0)=2sin53°-sin17.7°=1.29>l故当位于法线两侧时,第二级谱线无法观察到。当位于法线的同侧时,满足dsinθ=jλ-dsinθ0j=2时,sinθ=2(λ/d)-sinθ0(6)把式(5)代入(6)式,得sinθ=2(sin53°-sin17.7°)-sin17.7°=1.5972-0.9117=0.6855<1故位于法线同侧时,第二级谱线也可观察到。

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