انعراج الشق المفرد: نمط مختلف
1 · توقّع
الضوء المار عبر شق ضيق مفرد ينبسط أيضًا إلى نمط على حائل (انعراج)، بحزمة مركزية ساطعة تحفها أهداب أخفت. هل شق أوسع يبسط نمط الانعراج هذا أكثر أم أقل من شق أضيق؟
- أقل — شق أوسع ينتج نمط انعراج أضيق أكثر حصرًا.
- شق أوسع يبسط النمط أكثر.
- عرض الشق لا يؤثر في بسط نمط الانعراج.
2 · التجهيز
- افتح تجربة الشق المفرد واضغط إعادة. طول موجة الضوء 550 nm؛ والحائل على 100 cm من الشق.
- فعّل قراءة موضع الحد الأدنى الأول.
- اضبط عرض الشق لكل تجربة وسجل موضع الهالة المعتمة الأولى (الحد الأدنى).
3 · اجمع البيانات
| عرض الشق a (µm) | موضع الحد الأدنى الأول y (mm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
ارسم موضع الحد الأدنى الأول y (المحور y) مقابل 1/a (المحور x) لتجاربك الثلاث.
4 · حلّل
- لمحاولة واحدة، احسب y = λL/a باستخدام λ = 550 nm و L = 100 cm (محولًا الوحدات لتحصل على y بالملليمتر — هذا موضع الهدب الداكن الأول، m = 1). قارن بالجدول.
- قارن شكل هذه الصيغة بصيغة أهداب الشق المزدوج، لكن لاحظ أنها تستخدم عرض الشق المفرد a لا تباعدًا بين شقين. اشرح لماذا ينتج شق مفرد أضيق نمطَ انعراج مركزيًا أعرض — عكس الحدس، لكنه متسق مع تحجيم 1/عرض نفسه.
5 · وسّع
- تضع الفيزياء نفسها (فتحات أضيق تعرّج الضوء أكثر) حدًا أساسيًا على حدة تجميع أي عدسة أو مقراب أو قدرتها على فصل التفاصيل الدقيقة — حد الانعراج. اشرح لماذا تعطي فتحة مقراب أكبر (كتباعد الشق المزدوج الأوسع) قدرة فصل أحدّ لا أضبابية.
- نمط انعراج الشق المفرد حزمة مركزية ساطعة واحدة بحزم جانبية متدرجة الخفوت؛ ونمط تداخل الشق المزدوج أهداب ساطعة كثيرة متقاربة بسطوع مماثل، كلها راكبة داخل غلاف انعراج شق مفرد أعرض. اشرح لماذا تعرض تجربة شق مزدوج حقيقية (بشقين غير صفريي العرض) التأثيرين معًا فعلًا.
الفيزياء خلف هذه التجربة
الحد الأدنى الأول لانعراج الشق المفرد
شق واحد عرضه a ينتج هدبه الداكن الأول (الحد الأدنى) عند زاوية/موضع y = λL/a على شاشة على بعد L — نفس شكل صيغة تباعد أهداب الشق المزدوج، لكن يحكمه عرض الشق نفسه لا تباعد بين شقين.