Частные вопросы курса физики. Александров В.Н - 181 стр.

UptoLike

Рубрика: 

180
d sin θ
k
= k λ, где k=0,±1,±2. (10.15)
Интенсивность света в главных максимумах равна N
2
I
m
, где I
m
интенсивность света от одной щели при θ
k
=0. Для небольших углов дифракции
(sin θ
к
~ θ
к
) ширина главного максимума на экране Δh равна
Δh = 2F Δθ
к
= λ/Nd, (10.16)
где Δθ
к
угол между направлением на главный максимум и первый его
минимум; F - фокусное расстояние линзы.
Видно, что ширина главного максимума не зависит от его номера k и тем
меньше, чем больше число N штрихов в решетке. На экране будут наблюдаться
нулевой максимум в точке О для θ
к
=0 и k=0, и симметрично расположенные
относительно точки О максимумы первого и более порядков, удовлетворяющие
условию:
sinθ
k
=/d.
Если дифракционную решетку осветить параллельным пучком
естественного света (например, лампы накаливания), то на экране будет
наблюдаться белый свет в точке О (нулевой максимум) и спектры разложения
белого света от фиолетового до красного в местах расположения главных
максимумов решетки 1-ого и более высоких порядков. При этом спектральная
разрешающая способность решетки определяется соотношением
λ/Δλ=kN, (10.17)
то есть определяется общим числом штрихов N, умноженным на порядок k
дифракционного спектра.
Примеры решения задач.
Задача 10.1. Предмет находится на расстоянии D = 120 см от экрана. Если
между предметом и экраном поместить собирающую линзу (ближе к
предмету), то на экране получается увеличенное изображение. Если
передвинуть линзу на расстояние b = 90 см (ближе к экрану), то на
экране вновь появится изображение предмета, но уменьшенное.
Найти фокусное расстояние линзы F.
Анализ и решение
Сделаем чертеж для двух ситуаций а) и б), описанных в задаче (рис.10.18).
Очевидно, что
d
1
+d
2
= d'
1
+d'
2
= D.
Но расстояния d
1
и d
2
(так же, как d'
1
и d'
2
) связаны формулой тонкой линзы:
1 2 1 2
1 1 1 1 1 1
;
d d F d d F

. (1)
Поэтому ясно, что в ситуациях а) и б) как расстояния d
1
и d'
2
, так и расстояния
d
2
и d'
1
меняются местами, т.е.:
                            d sin θk= k λ, где k=0,±1,±2.             (10.15)
       Интенсивность света в главных максимумах равна N2 Im, где Im –
интенсивность света от одной щели при θk=0. Для небольших углов дифракции
(sin θк~ θк) ширина главного максимума на экране Δh равна
                                Δh = 2F Δθк= λ/Nd,                    (10.16)
где Δθк – угол между направлением на главный максимум и первый его
минимум; F - фокусное расстояние линзы.
     Видно, что ширина главного максимума не зависит от его номера k и тем
меньше, чем больше число N штрихов в решетке. На экране будут наблюдаться
нулевой максимум в точке О для θк=0 и k=0, и симметрично расположенные
относительно точки О максимумы первого и более порядков, удовлетворяющие
условию:
                                   sinθk=kλ/d.
      Если дифракционную решетку осветить параллельным пучком
естественного света (например, лампы накаливания), то на экране будет
наблюдаться белый свет в точке О (нулевой максимум) и спектры разложения
белого света от фиолетового до красного в местах расположения главных
максимумов решетки 1-ого и более высоких порядков. При этом спектральная
разрешающая способность решетки определяется соотношением
                                    λ/Δλ=kN,                          (10.17)
то есть определяется общим числом штрихов N, умноженным на порядок k
дифракционного спектра.

                        Примеры решения задач.
Задача 10.1. Предмет находится на расстоянии D = 120 см от экрана. Если
         между предметом и экраном поместить собирающую линзу (ближе к
         предмету), то на экране получается увеличенное изображение. Если
         передвинуть линзу на расстояние b = 90 см (ближе к экрану), то на
         экране вновь появится изображение предмета, но уменьшенное.
         Найти фокусное расстояние линзы F.
                            Анализ и решение
    Сделаем чертеж для двух ситуаций а) и б), описанных в задаче (рис.10.18).
Очевидно, что
                                d1+d2 = d'1+d'2 = D.
Но расстояния d1 и d2 (так же, как d'1 и d'2) связаны формулой тонкой линзы:
                              1   1  1          1     1    1
                                    ;                   .         (1)
                              d1 d 2 F         d1   d 2  F
Поэтому ясно, что в ситуациях а) и б) как расстояния d1 и d'2, так и расстояния
d2 и d'1 меняются местами, т.е.:

180