Enkeltspalte-diffraktion: En anden slags mønster

1 · Forudsig

Lys, der passerer gennem EN enkelt smal spalte, spreder sig også til et mønster på en skærm (diffraktion), med et lyst centralt bånd flankeret af svagere striber. Spreder en bredere spalte dette diffraktionsmønster mere eller mindre end en smallere spalte?

• Mindre — en bredere spalte producerer et smallere, mere snævert afgrænset diffraktionsmønster.
• En bredere spalte spreder mønsteret mere.
• Spaltebredden påvirker ikke diffraktionsmønsterets udbredelse.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen single-slit, og tryk på Nulstil. Lysbølgelængden er 550 nm; skærmen står 100 cm fra spalten.
2. Slå aflæsningen af første minimums position til.
3. Indstil spaltebredden for hver måling, og registrér positionen af den første mørke stribe (minimum).

3 · Saml data

Tegn første minimums position y (y-aksen) som funktion af 1/a (x-aksen) for dine tre målinger.

4 · Analysér

1. Beregn for én måling y = λL/a med λ = 550 nm, L = 100 cm (omregn enheder for at få y i mm — dette er positionen af den FØRSTE mørke stribe, m = 1). Sammenlign med tabellen.
2. Sammenlign denne formels form med dobbeltspalteformlen for striber, men bemærk, at den bruger enkeltspaltens BREDDE a frem for afstanden mellem to spalter. Forklar, hvorfor en smallere enkeltspalte producerer et BREDDERE centralt diffraktionsmønster — mod intuitionen, men konsistent med den samme 1/bredde-skalering.

5 · Udvid

1. Den samme fysik (smallere åbninger diffrakterer lyset mere) sætter en fundamental grænse for, hvor skarpt enhver linse eller ethvert teleskop kan fokusere eller opløse finkornet detalje — diffraktionsgrænsen. Forklar, hvorfor en større teleskopåbning (ligesom dobbeltspaltens bredere afstand) giver skarpere opløsningsevne, ikke mere sløring.
2. En enkeltspaltes diffraktionsmønster har ét centralt lyst bånd med gradvist svagere sidebånd; et dobbeltspaltes interferensmønster har mange tæt liggende lyse striber med ensartet lysstyrke, som alle ligger inden for en bredere enkeltspalte-diffraktionskurve. Forklar, hvorfor et virkeligt dobbeltspalte-eksperiment (med spalter af bredde forskellig fra nul) faktisk viser BEGGE effekter kombineret.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark