محازيز الانعراج: شقوق كثيرة وذُرى أحدّ

1 · توقّع

لمحزوز الانعراج مئات الشقوق المتوازية المتقاربة (تقاس بالخطوط لكل مليمتر). هل محزوز بخطوط أكثر لكل مليمتر يعرّج الضوء إلى زاوية أكبر أم أصغر للذروة الساطعة الأولى؟

• زاوية أكبر — خطوط أكثر لكل mm تعني تباعدًا أصغر بين الشقوق، فيبسط ذلك نمط الانعراج إلى زاوية أوسع.
• محزوز أكثف يعطي زاوية انعراج أصغر.
• زاوية الانعراج لا تعتمد على الخطوط لكل mm.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة المحزوز واضغط إعادة. طول موجة الضوء 500 nm.
2. فعّل قراءة زاوية الانعراج من الرتبة الأولى.
3. اضبط كثافة خطوط المحزوز لكل تجربة وسجل زاوية الهالة الساطعة من الرتبة الأولى.

3 · اجمع البيانات

ارسم sin θ (المحور y) مقابل الخطوط لكل mm (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل الخط مستقيم يمر بالأصل؟

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب تباعد الشقوق d = 1/(خط لكل mm) بالملليمتر، ثم حل d·sin θ = λ لإيجاد θ، باستخدام λ = 500 nm (محولًا الوحدات بعناية). قارن بالجدول.
2. اشرح لماذا الكثافة الخطية الأعلى (خطوط أكثر لكل mm) تعني تباعد شقوق d أصغر، وهو — بما أن d·sinθ = λ — يتطلب زاوية θ أكبر لتحقيق شرط الطول الموجي نفسه.

5 · وسّع

1. المحازيز قلب معظم المطيافات: أطوال موجية مختلفة تنعرج إلى زوايا مختلفة من المحزوز نفسه، فتفصل طيف مصدر ضوئي مكانياً للتحليل. اشرح لماذا يعطي محزوز أكثف (خطوط أكثر لكل mm) دقة أطوال موجية أفضل — فهو يبسط مدى أطوال موجية معينًا على مدى زاويّ أوسع.
2. قوس القزح الملون الذي تراه منعكسًا عن قرص CD أو DVD سلوك محزوز انعراج — مسارات بيانات القرص المتقاربة تعمل محزوزَ انعكاس. اشرح لماذا يكشف إمالة القرص بزوايا مختلفة ألوانًا مختلفة بأبهى سطوع.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة