Дифракционная решетка, имеющая 1000 штрихов на 1 мм своей длины, освещается параллельным пучком монохроматического света с длиной волны 420 нм. Свет падает перпендикулярно решетке. Вплотную к дифракционной решетке, сразу за ней, расположена тонкая собирающая линза. За решеткой на расстоянии, равном фокусному расстоянию линзы, параллельно решетке расположен экран, на котором наблюдается дифракционная картина.
Выберите все верные утверждения.
1. Максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов равен 2.
2. Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов увеличится.
3. Если уменьшить длину волны падающего света, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
4. Если заменить линзу на другую, с бóльшим фокусным расстоянием, и расположить экран так, чтобы расстояние от линзы до экрана по-прежнему было равно фокусному расстоянию линзы, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
5. Если заменить дифракционную решетку на другую, с бóльшим периодом, то угол, под которым наблюдается первый дифракционный максимум, увеличится.
Вначале построим ход параллельных лучей от источника, идущих через дифракционную решетку и линзу до экрана, где наблюдается спектр порядка m. Пучок лучей после тонкой линзы, согласно правилам построения изображений в ней, собирается в точку в фокальной плоскости линзы.
Согласно основному уравнению для углов отклонения света с длиной волны
решеткой с периодом d, после нее в порядке m получается параллельный пучок света, идущий под таким углом
что
Максимальный порядок порядок определяется соотношением:
1 — верно.
Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов не увеличится. 2 — неверно.
Если уменьшить длину волны падающего света, то согласно основному уравнению это приведет к уменьшению углов и, как следствие, расстояние между первым и нулевым максимумом на экране уменьшится. 3 — верно.
Согласно правилам построения лучей в собирающей линзе, линза с большим фокусным расстоянием увеличит расстояние между нулевым и первым максимумом. 4 — неверно.
Если заменить дифракционную решетку на решетку с большим периодом, то согласно основному уравнению это приведет к уменьшению углов и, как следствие, мы будем наблюдать первый дифракционный максимум на экране под меньшим углом. 5 — неверно.
Ответ: 13.

