在钠光的衍射中,如果光栅常数为0.001,理论上最多可以看到几级衍射条纹?

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~ 在钠光的衍射中,如果光栅常数为0.001毫米,理论上最多可以看到20级衍射条纹。
根据布拉格定律,nλ=d(sinθ+sinφ),其中n是光栅常数,λ是波长,d是光栅常数,θ和φ分别是入射角和衍射角。将已知数据代入公式,得:

0.001 = d(sinθ + sinφ)

化简可得:

sinθ + sinφ = 0.001 ÷ 2 = 0.0005 ≈ 1.78×10^-4

再由三角函数的关系式可知,sinθ + sinφ = 2sin(θ + φ),即:

2sin(θ + φ) = 1.78×10^-4

解这个方程可以得到θ和φ的值。由于题目没有给出具体的入射角度,我们可以通过图像来确定衍射条纹的数量。在钠光下,当光线垂直于光栅时,会形成一系列交替出现的明暗条纹。这些条纹的间距就是光栅常数。因此,我们可以将入射角设为零度,即θ=0°。这样,就得到了一个完整的明暗条纹序列。然后,我们可以根据相邻两个明暗条纹之间的距离来计算出一级衍射角的大小。由于一级衍射角等于二级衍射角加上一级衍射角的偏移量,所以我们只需要计算一级衍射角的偏移量即可。根据三角函数的关系式,有:

sinφ = sin[(θ+φ)/2]

将已知数据代入公式,得:

sinφ = sin[(0+φ)/2]

解这个方程可以得到φ的值。将已知数据代入公式,得:

cos[(θ+φ)/2] = cos[φ]/√[(1+cos^2φ)^2-1]

代入已知数据,得:

cos[(0+φ)/2] = cos[φ]/√[(1+cos^2φ)^2-1] = cos[589.3nm]/√[(1+cos^2(589.3nm))^2-1] ≈ 0.9996

因此,一级衍射角的偏移量为:

Δθ = arcsin[sin(θ + Δφ)] ≈ 1.78×10^-4°

最终,二级衍射角的数量为:

N_2 = floor((d/Δθ)×f)/(λ/π)= floor((0.001/(1.78×10^-4))×f)/(589.3/π)≈ 65.5

其中f表示光栅常数的单位,这里假设f为mm。因此,理论上最多可以看到65级衍射条纹。


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