Difracció d'una escletxa: un altre tipus de patró
1 · Prediu
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?
- 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.
2 · Configura
- 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.
- Activa la lectura de posició del primer mínim.
- Defineix l'amplada de l'escletxa per a cada prova i enregistra la posició de la primera franja fosca (mínim).
3 · Recull dades
| Amplada de l'escletxa a (µm) | Posició del primer mínim y (mm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Representa la posició del primer mínim y (eix y) contra 1/a (eix x) per a les tres proves.
4 · Analitza
- 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.
5 · Amplia
- 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.
La física al darrere d'aquest experiment
Primer mínim de difracció d'una escletxa
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.
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