Περιθλαστικά πλέγματα: Πολλές σχισμές, απότομες κορυφές

1 · Πρόβλεψε

Περιθλαστικό πλέγμα έχει εκατοντάδες πυκνά απέχουσες παράλληλες σχισμές (μετρημένες σε γραμμές ανά χιλιοστό). Διαθλά πλέγμα με ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ γραμμές ανά χιλιοστό το φως σε μεγαλύτερη ή μικρότερη γωνία για την πρώτη φωτεινή κορυφή;

• Μεγαλύτερη γωνία — περισσότερες γραμμές ανά mm σημαίνει μικρότερη απόσταση μεταξύ σχισμών, που απλώνει το σχήμα περίθλασης σε ευρύτερη γωνία.
• Πυκνότερο πλέγμα δίνει μικρότερη γωνία περίθλασης.
• Η γωνία περίθλασης δεν εξαρτάται από τις γραμμές ανά mm.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή grating και πάτησε Επαναφορά. Μήκος κύματος φωτός 500 nm.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη γωνίας περίθλασης πρώτης τάξης.
3. Ρύθμισε την πυκνότητα γραμμών πλέγματος για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη γωνία φωτεινής κροσσού πρώτης τάξης.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το sin θ (άξονας y) έναντι των γραμμών ανά mm (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε την απόσταση σχισμών d = 1/(γραμμές ανά mm) σε mm, και μετά λύσε d·sin θ = λ για θ, χρησιμοποιώντας λ = 500 nm (μετατρέποντας μονάδες προσεκτικά). Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί ΥΨΗΛΟΤΕΡΗ πυκνότητα γραμμών (περισσότερες γραμμές ανά mm) σημαίνει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ απόσταση σχισμών d, που — αφού d·sinθ = λ — απαιτεί ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ γωνία θ για να ικανοποιήσει την ίδια συνθήκη μήκους κύματος.

5 · Επέκταση

1. Περιθλαστικά πλέγματα είναι η καρδιά των περισσότερων φασματομέτρων: διαφορετικά μήκη κύματος περιθλώνται σε διαφορετικές γωνίες από το ίδιο πλέγμα, χωρίζοντας χωρικά το φάσμα μιας φωτεινής πηγής για ανάλυση. Εξήγησε γιατί πυκνότερο πλέγμα (περισσότερες γραμμές ανά mm) δίνει ΚΑΛΥΤΕΡΗ ανάλυση μήκους κύματος — απλώνει δεδομένο εύρος μήκους κύματος σε ευρύτερο γωνιακό εύρος.
2. Το πολύχρωμο ουράνιο τόξο που βλέπεις να ανακλάται από CD ή DVD είναι συμπεριφορά περιθλαστικού πλέγματος — οι πυκνά απέχουσες διαδρομές δεδομένων του δίσκου λειτουργούν ως πλέγμα ανάκλασης. Εξήγησε γιατί η κλίση CD σε διαφορετικές γωνίες αποκαλύπτει διαφορετικά χρώματα πιο φωτεινά.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής