Давайте решим задачу по шагам и подробно объясним каждый этап.
Заданы данные:
- Длина волны света: \(\lambda = 500\,\text{нм} = 500 \times 10^{-9}\,\text{м}\)
- Расстояние от первого максимума до нулевого: \(Y = 1\,\text{см} = 0,01\,\text{м}\)
- Расстояние от решётки до экрана: \(L = 0,4\,\text{м}\)
Что нужно найти:
Период дифракционной решётки \(d\).
Шаг 1: Взаимосвязь между углом дифракции и расстоянием на экране
Для дифракционной решётки условие для максимума порядка \(m\):
\[ d \sin \theta_m = m \lambda \]
где:
- \(\theta_m\) — угол дифракции для порядка \(m\)
- \(m\) — порядок дифракционного максимума (для первого порядка \(m=1\))
- \(\lambda\) — длина волны
На практике, чтобы найти \(\sin \theta_m\), используют геометрические соотношения:
\[ \tan \theta_m \approx \sin \theta_m \approx \frac{Y}{L} \]
при условии, что \(\theta\) маленький (что обычно так и есть при повышения порядка).
Шаг 2: Вычисление \(\sin \theta_1\)
\[ \sin \theta_1 \approx \frac{Y}{L} = \frac{0,01\,\text{м}}{0,4\,\text{м}} = 0,025 \]
Шаг 3: Выражение для периода решётки \(d\)
Из уравнения дифракции:
\[ d \sin \theta_1 = \lambda \Rightarrow d = \frac{\lambda}{\sin \theta_1} \]
Подставляем значения:
\[ d = \frac{500 \times 10^{-9}\,\text{м}}{0,025} = 20 \times 10^{-6}\,\text{м} = 20\,\upmu\text{м} \]
Ответ:
Период дифракционной решётки \(d \approx 20\,\mathrm{мкм}\).
Если нужно — могу помочь с дополнительными вопросами или разъяснениями!