Свет от точечного источника монохроматического света падает на диафрагму с круглым отверстием диаметром 857 мкм. Расстояние от источника до диафрагмы 77 см. Определить, где надо поместить экран (относительно отверстия), чтобы центр дифракционной картины был наиболее темным? Длина волны равна 408 нм.
от

1 Ответ

Дано:
Диаметр отверстия d = 857 мкм = 857 × 10^(-6) м,
Расстояние от источника до диафрагмы L = 77 см = 0.77 м,
Длина волны λ = 408 нм = 408 × 10^(-9) м.

Найти:
Положение экрана, где центр дифракционной картины будет наиболее темным.

Решение:
Наиболее темные полосы в дифракционной картины наблюдаются при условии, что разность хода между волнами от центральной точки и точки на экране равна целому числу длин волн плюс полуволновой сдвиг (из-за отражения).

Разность хода для условия темной полосы на экране:

Δx = (m + 1/2)λ,

где m - порядок темной полосы.

Расстояние от отверстия до экрана обозначим как D. Используем геометрические соображения:

Δx = D * tan(θ),

где θ - угол дифракции.

Тангенс угла дифракции для малых углов:

tan(θ) ≈ θ = d / L.

Таким образом,

D * (d / L) = (m + 1/2)λ.

Выразим D:

D = ((m + 1/2)λ * L) / d.

Подставим известные значения:

D = ((m + 1/2) * 408 × 10^(-9) * 0.77) / 857 × 10^(-6).

Теперь найдем такое значение m, при котором D будет минимальным. Обычно это m = 0, так как в центре дифракционной картины полосы наиболее узкие.

Подставим m = 0:

D = ((0 + 1/2) * 408 × 10^(-9) * 0.77) / 857 × 10^(-6),

D = (0.5 * 408 × 10^(-9) * 0.77) / 857 × 10^(-6),

D ≈ 0.5 * 0.313 * 10^(-9) / 857 × 10^(-6),

D ≈ 0.1565 * 10^(-9) / 857 × 10^(-6),

D ≈ 0.1565 / 857 × 10^(-3) m = 0.1565 мм

Ответ:
Для того чтобы центр дифракционной картины был наиболее темным, экран следует поместить на расстоянии примерно 0.1565 мм от отверстия.
от