Óptica

Difracción de rendija única

Una rendija única difunde la luz en un máximo central amplio con lóbulos laterales más tenues; la primera banda oscura está en a·sinθ = λ.

Difracción de rendija única — simulación interactiva de Óptica. Una rendija única difunde la luz en un máximo central amplio con lóbulos laterales más tenues; la primera banda oscura está en a·sinθ = λ. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Difracción de rendija única

Una rendija única dispersa la luz en un máximo central ancho con lóbulos laterales más tenues; la primera franja oscura está en a·sinθ = λ.

Una única abertura difracta la luz en un patrón con forma de función sinc. La primera franja oscura ocurre cuando a sin θ = λ, lo que fija el ancho angular del lóbulo central. Rendijas más estrechas ensanchan el patrón—límite de la resolución óptica y base de las redes de difracción.

• Difracción de rendija simple a sin θ = mλ
• Máximo central amplio

Informe de investigación

Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta de conducción

La luz que pasa a través de una ÚNICA rendija estrecha también se propaga formando un patrón en una pantalla (difracción), con una banda central brillante flanqueada por franjas más tenues. ¿Una rendija más ancha difunde este patrón de difracción más o menos que una rendija más estrecha?

Predicciones para pesar

• Menos: una rendija más ancha produce un patrón de difracción más estrecho y confinado.
• Una hendidura más ancha extiende más el patrón.
• El ancho de la rendija no afecta la dispersión del patrón de difracción.

Roles variables

Lo que configuraste:

• Ancho de hendidura a (µm)

Lo que mides:

• Primera posición mínima y (mm)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el ajuste preestablecido de una sola ranura y presione Restablecer. La longitud de onda de la luz es 550 nm; la pantalla se encuentra a 100 cm de la rendija.
2. Habilite la lectura de la primera posición mínima.
3. Establezca el ancho de la hendidura para cada prueba y registre la posición de la primera franja oscura (mínimo).

Ecuación rectora

Mínimo de primera difracción de rendija única — a·sinθ = mλ

Una sola rendija de ancho a produce su primera franja oscura (mínima) en el ángulo/posición y = λL/a en una pantalla a una distancia L: la MISMA forma de fórmula que el espaciado de franjas de doble rendija, pero gobernada por el propio ancho de la rendija en lugar de una separación entre dos rendijas.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para una prueba, calcule y = λL/a usando λ = 550 nm, L = 100 cm (convirtiendo unidades para obtener y en mm; esta es la posición de la PRIMERA franja oscura, m = 1). Compare con la tabla.
• Compare la forma de esta fórmula con la fórmula de franja de doble rendija, pero observe que utiliza el ANCHO a de la rendija simple en lugar de una separación entre dos rendijas. Explique por qué una rendija única más estrecha produce un patrón de difracción central MÁS AMPLIO, contrario a la intuición, pero consistente con la misma escala 1/ancho.

¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?

• Esta misma física (las aperturas más estrechas difractan más la luz) establece un límite fundamental sobre la nitidez con la que cualquier lente o telescopio puede enfocar o resolver detalles finos: el límite de difracción. Explique por qué una mayor apertura del telescopio (como el mayor espacio de la doble rendija) proporciona un poder de resolución más nítido, no más borroso.
• El patrón de difracción de una sola rendija tiene una banda brillante central con bandas laterales progresivamente más tenues; El patrón de interferencia de una doble rendija tiene muchas franjas brillantes muy espaciadas de brillo similar, todas ellas dentro de una envolvente de difracción de una sola rendija más amplia. Explique por qué un experimento real de doble rendija (con rendijas de ancho distinto de cero) en realidad muestra AMBOS efectos combinados.

• 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. Bienvenido a la rendija única
2. Selecciona la rendija
3. Pulsa Reproducir
4. Máximo central ancho
5. Abre el Inspector
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

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Interferencia y difracción