Xarxes de difracció: moltes escletxes, pics més aguts
1 · Prediu
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?
- 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.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Xarxes de difracció» i prem Restableix. La longitud d'ona de la llum és 500 nm.
- Activa la lectura d'angle de difracció de primer ordre.
- Defineix la densitat de línies de la xarxa per a cada prova i enregistra l'angle de la franja brillant de primer ordre.
3 · Recull dades
| Línies per mm | Angle de primer ordre θ (°) |
|---|---|
| 200 | |
| 300 | |
| 400 |
Representa sin θ (eix y) contra les línies per mm (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?
4 · Analitza
- 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.
5 · Amplia
- 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.
La física al darrere d'aquest experiment
Equació de la xarxa de difracció
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.
Òptica
- Lent convergent: imatges reals més enllà de 2f
- El punt focal: on les imatges escapolen a l'infinit
- Una lent com a lupa
- Una lent divergent: sempre virtual, sempre reduïda
- Un mirall còncau: imatges reals com una lent convergent
- Un mirall convex: sempre una imatge virtual reduïda
- El mirall pla: un cas especial invariant
- Profunditat aparent: per què una piscina sembla menys fonda del que és
- Reflexió total interna: l'angle límit
- Un relé de dues lents: encadenar imatges
- El microscopi compost: dues lents per a gran augment
- Un ampliador fotogràfic: dues lents per a una imatge real més gran
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles