高校物理 要点・解法ノート
必須

回折格子

着眼点隣り合うスリットからの経路差は d\sin\theta。これが波長の整数倍の方向に鋭い明線が出る。

d\sin\theta=m\lambda\quad(m=0,1,2,\dots)

d: 格子定数(隣り合うスリットの間隔)。1 cm あたり N 本なら d=\dfrac{1}{N}\ \mathrm{cm}。

例題
1
1 cm あたり 500 本の溝がある回折格子に、波長 6.0\times10^{-7}\ \mathrm{m} の光を垂直に当てた。1次の明線の方向 \theta について \sin\theta を求めよ。
解答
d=\dfrac{1}{500}\ \mathrm{cm}=2.0\times10^{-5}\ \mathrm{m}
\sin\theta=\dfrac{6.0\times10^{-7}}{2.0\times10^{-5}}=3.0\times10^{-2}
答 \sin\theta=0.030
2
前問の回折格子で、観測できる明線は正面(0次)を含めて全部で何本か。
解答
\sin\theta<1 より m<\dfrac d\lambda=\dfrac{2.0\times10^{-5}}{6.0\times10^{-7}}=33.3、最大 m=33。
左右に33本ずつと正面1本で 33\times2+1=67
答 67 本
注意ヤングの実験の近似式 \frac{dx}{L} は角度が小さいときだけ。回折格子は角度が大きくなるので d\sin\theta のまま使う。

「光」の項目

  1. 屈折率と屈折の法則必須
  2. 全反射と臨界角必須
  3. 見かけの深さ差がつく
  4. 光路長(光学距離)差がつく
  5. 光の速さの測定(フィゾーの方法)不要
  6. レンズの式(凸レンズ)必須
  7. レンズの作図と凹レンズ必須
  8. 2枚のレンズの組み合わせ差がつく
  9. 球面鏡(凹面鏡・凸面鏡)不要
  10. ヤングの実験(二重スリット)必須
  11. 回折格子必須
  12. 薄膜の干渉と反射での位相のずれ必須
  13. くさび形空気層とニュートンリング差がつく

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