Optik

Diffraktionsgitter

Mange spalter gør maksima til tynde lyse ordener ved d·sinθ = mλ — grundlaget for et spektrometer.

Diffraktionsgitter — interaktiv Optik-simulation. Mange spalter gør maksima til tynde lyse ordener ved d·sinθ = mλ — grundlaget for et spektrometer. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Diffraktionsgitter

Mange spalter gør maksima til tynde lyse ordener ved d·sinθ = mλ — grundlaget for et spektrometer.

N parallelle spalter interfererer konstruktivt ved vinkler, der opfylder d sin θ = mλ, og koncentrerer energi i skarpe spektrale ordener. Højere linjetæthed giver bedre bølgelængdeopløsning — derfor erstatter gitre prismer i præcisionsspektrometre.

• d sin θ = mλ
• Skarpe ordener

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Et diffraktionsgitter har hundredvis af tæt liggende parallelle spalter (målt i linjer pr. millimeter). Diffrakterer et gitter med FLERE linjer pr. millimeter lyset til en større eller mindre vinkel for den første lyse top?

Forudsigelser at afveje

• Større vinkel — flere linjer pr. mm betyder mindre afstand mellem spalterne, hvilket udbreder diffraktionsmønsteret til en bredere vinkel.
• Et tættere gitter giver en mindre diffraktionsvinkel.
• Diffraktionsvinklen afhænger ikke af linjer pr. mm.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Linjer pr. mm

Det, du måler:

• Førsteordensvinkel θ (°)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen grating, og tryk på Nulstil. Lysbølgelængden er 500 nm.
2. Slå aflæsningen af diffraktionsvinklen for første orden til.
3. Indstil gittets linjetæthed for hver måling, og registrér vinklen på den lyse stribe af første orden.

Styrende ligning

Ligning for diffraktionsgitter — d·sinθ = mλ

Et gitter med spalteafstanden d producerer lyse striber, hvor som helst d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... for efterfølgende ordener). Et tættere gitter (mindre d, flere linjer pr. mm) diffrakterer en given bølgelængde til en større vinkel.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling spalteafstanden d = 1/(linjer pr. mm) i mm, og løs derefter d·sin θ = λ for θ, med λ = 500 nm (omregn omhyggeligt enheder). Sammenlign med tabellen.
• Forklar, hvorfor en HØJERE linjetæthed (flere linjer pr. mm) betyder en MINDRE spalteafstand d, hvilket — da d·sinθ = λ — kræver en STØRRE vinkel θ for at opfylde den samme bølgelængdebetingelse.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Diffraktionsgitre er hjertet i de fleste spektrometre: Forskellige bølgelængder diffrakteres til forskellige vinkler fra det samme gitter og adskiller rummeligt en lyskildes spektrum til analyse. Forklar, hvorfor et tættere gitter (flere linjer pr. mm) giver BEDRE bølgelængdeopløsning — det udbreder et givet bølgelængdeinterval over et bredere vinkelinterval.
• Den farverige regnbue, du ser reflekteret fra en cd eller dvd, er diffraktionsgitter-adfærd — diskens tæt liggende dataspor fungerer som et refleksionsgitter. Forklar, hvorfor det at vippe en cd i forskellige vinkler får forskellige farver til at træde tydeligst frem.

• 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. Velkommen til Gitteret
2. Vælg gitteret
3. Tryk på Afspil
4. Skarpe spektrale ordener
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Interferens og diffraktion