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 два верных 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 увеличится.
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 не изменится.
5. Если заменить дифракционную решетку на другую, с бóльшим периодом, то угол, под которым наблюдается со стороны экрана первый дифракционный максимум, уменьшится.
Вначале построим ход параллельных лучей от источника, идущих через дифракционную решетку и линзу до экрана, где наблюдается спектр порядка m (для какой-то одной спектральной линии ртути с длиной волны ). 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 будет наблюдаться при
:
Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов не изменится или уменьшится. 2 — неверно.
Если уменьшить длину волны падающего света, то это приведет к уменьшению угла между нулевым и первым дифракционными максимумами и, как следствие, к уменьшению расстояния между нулевым и первым максимумом на экране. 3 — неверно.
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 это приведет к уменьшению угла, под которым наблюдается первый дифракционный максимум. 5 — верно.
Ответ: 15.

