Òptica

Difracció d'una escletxa

Una sola escletxa obre la llum en un màxim central ampli amb lòbuls laterals més febles; la primera banda fosca és a a·sinθ = λ.

Difracció d'una escletxa — simulació interactiva de Òptica. Una sola escletxa obre la llum en un màxim central ampli amb lòbuls laterals més febles; la primera banda fosca és a a·sinθ = λ. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Difracció d'una escletxa

Una sola escletxa obre la llum en un màxim central ampli amb lòbuls laterals més febles; la primera banda fosca és a a·sinθ = λ.

Una sola obertura difracta la llum en un patró en forma de sinc. La primera franja fosca apareix quan a sin θ = λ, fixant l'amplada angular del lòbul central. Escletxes més estretes eixamplen el patró: límit de la resolució òptica i base de les xarxes de difracció.

• a sin θ = mλ
• Màxim central ample

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

La llum que passa per una SOLA escletxa estreta també s'obre en un patró en una pantalla (difracció), amb una banda central brillant flanquejada de franges més tènues. Escampa una escletxa més ampla aquest patró de difracció més o menys que una de més estreta?

Prediccions a valorar

• Menys: una escletxa més ampla produeix un patró de difracció més estret i confinat.
• Una escletxa més ampla escampa més el patró.
• L'amplada de l'escletxa no afecta l'escampament del patró de difracció.

Rols de les variables

El que tu defines:

• Amplada de l'escletxa a (µm)

El que tu mesures:

• Posició del primer mínim y (mm)

Com funciona la investigació

1. Obre el predefinit «Difracció d'una escletxa» i prem Restableix. La longitud d'ona de la llum és 550 nm; la pantalla seu a 100 cm de l'escletxa.
2. Activa la lectura de posició del primer mínim.
3. Defineix l'amplada de l'escletxa per a cada prova i enregistra la posició de la primera franja fosca (mínim).

Equació governant

Primer mínim de difracció d'una escletxa — a·sinθ = mλ

Una sola escletxa d'amplada a produeix la seva primera franja fosca (mínim) a angle/posició y = λL/a en una pantalla a distància L: la MATEIXA forma de fórmula que la separació de franges de doble escletxa, però regida per l'amplada de la pròpia escletxa en lloc d'una separació entre dues.

El que el full imprimible demana treballar a l'alumne

• Per a una prova, calcula y = λL/a amb λ = 550 nm, L = 100 cm (convertint unitats per obtenir y en mm — aquesta és la posició de la PRIMERA franja fosca, m = 1). Compara-ho amb la taula.
• Compara la forma d'aquesta fórmula amb la de franges de doble escletxa, però fixa't que fa servir l'AMPLADA de la sola escletxa en lloc d'una separació entre dues. Explica per què una sola escletxa més estreta produeix un patró de difracció central MÉS AMPLE: contraintuïtiu, però coherent amb el mateix escalat 1/amplada.

On apareix això més enllà del laboratori

• Aquesta mateixa física (obertures més estretes difracten més la llum) fixa un límit fonamental a com d'agudament pot enfocar o resoldre detall fi qualsevol lent o telescopi: el límit de difracció. Explica per què una obertura de telescopi més gran (com la separació més ampla de la doble escletxa) dóna poder resolutiu més agut, no més borrós.
• El patró de difracció d'una sola escletxa té una banda central clara amb bandes laterals progressivament més tènues; el patró d'interferència de doble escletxa té moltes franges clares properes de brillantor semblant, totes muntades dins d'una envolupant de difracció de sola escletxa més ampla. Explica per què un experiment real de doble escletxa (amb escletxes d'amplada diferent de zero) mostra de fet TOTS DOS efectes combinats.

• 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 Una escletxa
2. Selecciona l'escletxa
3. Prem Reprodueix
4. Màxim central ample
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