Difrakce na jedné štěrbině: jiný druh obrazce

1 · Predikuj

Světlo procházející JEDNOU úzkou štěrbinou se taky rozprostírá do obrazce na stínítku (difrakce), se světlým centrálním pásem lemovaným slabšími proužky. Rozprostírá širší štěrbina tento difrakční obrazec víc, nebo míň než užší?

• Míň — širší štěrbina produkuje užší, těsněji ohraničený difrakční obrazec.
• Širší štěrbina rozprostírá obrazec víc.
• Šířka štěrbiny rozprostření difrakčního obrazce neovlivňuje.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu single-slit a stiskni Resetovat. Vlnová délka světla je 550 nm; stínítko sedí 100 cm od štěrbiny.
2. Zapni odečet polohy prvního minima.
3. Nastav šířku štěrbiny pro každý pokus a zapiš polohu prvního tmavého proužku (minima).

3 · Sbírej data

Vynes polohu prvního minima y (osa y) proti 1/a (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti y = λL/a s λ = 550 nm, L = 100 cm (převodem jednotek pro y v mm — tohle je poloha PRVNÍHO tmavého proužku, m = 1). Porovnej s tabulkou.
2. Porovnj tvar tohoto vzorce s vzorcem proužků dvojité štěrbiny, ale všimni si, že používá ŠÍŘKU jedné štěrbiny a místo rozestupu dvou štěrbin. Vysvětli, proč užší jediná štěrbina produkuje ŠIRŠÍ centrální difrakční obrazec — proti intuici, ale konzistentní se stejným škálováním 1/šířka.

5 · Rozšiř

1. Tentáž fyzika (užší apertury difragují světlo víc) dává fundamentální limit, jak ostře může libovolná čočka nebo dalekohled zaostřit nebo rozlišit jemné detaily — difrakční limit. Vysvětli, proč větší apertura dalekohledu (jako širší rozestup dvojité štěrbiny) dává ostřejší rozlišovací schopnost, ne rozmazanější.
2. Difrakční obrazec jedné štěrbiny má jedno centrální světlé pásmo s postupně slabšími postranními pásy; interferenční obrazec dvojité štěrbiny má mnoho těsně rozestavených světlých proužků podobné jasnosti uvnitř širšího difrakčního obalu jedné štěrbiny. Vysvětli, proč skutečný experiment s dvojitou štěrbinou (se štěrbinami nenulové šířky) ve skutečnosti ukazuje oba efekty kombinované.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky