Òptica

Xarxa de difracció

Moltes escletxes afinen els màxims en ordres brillants prims a d·sinθ = mλ: la base d'un espectròmetre.

Xarxa de difracció — simulació interactiva de Òptica. Moltes escletxes afinen els màxims en ordres brillants prims a d·sinθ = mλ: la base d'un espectròmetre. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Xarxa de difracció

Moltes escletxes afinen els màxims en ordres brillants prims a d·sinθ = mλ: la base d'un espectròmetre.

N escletxes paral·leles interfereixen constructivament en angles que compleixen d sin θ = mλ, concentrant l'energia en ordres espectrals aguts. Una densitat de línies més alta (d més petit) millora la resolució en longitud d'ona: per això les xarxes substitueixen els prismes en espectròmetres de precisió.

• d sin θ = mλ
• Ordres aguts

Resum de la investigació

Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori

El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.

Pregunta conductora

Una xarxa de difracció té centenars d'escletxes paral·leles molt juntes (mesurades en línies per mil·límetre). Difracta una xarxa amb MÉS línies per mil·límetre la llum a un angle més gran o més petit per al primer pic brillant?

Prediccions a valorar

• Angle més gran: més línies per mm significa separació d'escletxes més petita, cosa que escampa el patró de difracció a un angle més ample.
• Una xarxa més densa dóna un angle de difracció més petit.
• L'angle de difracció no depèn de les línies per mm.

Rols de les variables

El que tu defines:

• Línies per mm

El que tu mesures:

• Angle de primer ordre θ (°)

Com funciona la investigació

1. Obre el predefinit «Xarxes de difracció» i prem Restableix. La longitud d'ona de la llum és 500 nm.
2. Activa la lectura d'angle de difracció de primer ordre.
3. Defineix la densitat de línies de la xarxa per a cada prova i enregistra l'angle de la franja brillant de primer ordre.

Equació governant

Equació de la xarxa de difracció — d·sinθ = mλ

Una xarxa amb separació d'escletxes d produeix franges brillants on d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... per ordres successius). Una xarxa més densa (d més petit, més línies per mm) difracta una longitud d'ona donada a un angle més gran.

El que el full imprimible demana treballar a l'alumne

• Per a una prova, calcula la separació d'escletxes d = 1/(línies per mm) en mm, i després resol d·sin θ = λ per a θ, amb λ = 500 nm (convertint unitats amb cura). Compara-ho amb la taula.
• Explica per què una densitat de línies MÉS ALTA (més línies per mm) significa una separació d'escletxes d MÉS PETITA, que — com que d·sinθ = λ — exigeix un angle θ MÉS GRAN per satisfer la mateixa condició de longitud d'ona.

On apareix això més enllà del laboratori

• Les xarxes de difracció són el cor de la majoria d'espectròmetres: longituds d'ona diferents difracten a angles diferents de la mateixa xarxa, separant espacialment l'espectre d'una font de llum per analitzar-lo. Explica per què una xarxa més densa (més línies per mm) dóna MILLOR resolució de longitud d'ona: escampa un interval donat de longituds d'ona sobre un interval angular més ample.
• L'arc de Sant Martí acolorit que veus reflectit en un CD o DVD és comportament de xarxa de difracció: les pistes de dades molt properes del disc actuen com una xarxa de reflexió. Explica per què inclinar un CD a angles diferents revela diferents colors amb més brillantor.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Benvingut a la Xarxa
2. Selecciona la xarxa
3. Prem Reprodueix
4. Ordres espectrals aguts
5. Obre el panell de Propietats
6. Ho has aconseguit!

Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.

Obre el laboratori interactiu →

Descarrega el full de treball →

Interferència i difracció