Rejillas de difracción: muchas rendijas, picos más nítidos
1 · Predecir
Una rejilla de difracción tiene cientos de rendijas paralelas muy espaciadas (medidas en líneas por milímetro). ¿Una rejilla con MÁS líneas por milímetro difracta la luz en un ángulo mayor o menor para el primer pico brillante?
- Ángulo más grande: más líneas por mm significa un espacio más pequeño entre rendijas, lo que extiende el patrón de difracción a un ángulo más amplio.
- Una rejilla más densa produce un ángulo de difracción más pequeño.
- El ángulo de difracción no depende de líneas por mm.
2 · Configurar
- Abra el ajuste preestablecido de rejilla y presione Restablecer. La longitud de onda de la luz es 500 nm.
- Habilite la lectura del ángulo de difracción de primer orden.
- Establezca la densidad de línea de la rejilla para cada prueba y registre el ángulo de franja brillante de primer orden.
3 · Recopilar Datos
| Líneas por mm | Ángulo de primer orden θ (°) |
|---|---|
| 200 | |
| 300 | |
| 400 |
Grafique el pecado θ (eje y) contra las líneas por mm (eje x) para sus tres pruebas. ¿La recta pasa por el origen?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule el espaciado de rendijas d = 1/(líneas por mm) en mm, luego resuelva d·sen θ = λ para θ, usando λ = 500 nm (convirtiendo las unidades con cuidado). Compare con la tabla.
- Explique por qué una densidad de líneas MÁS ALTA (más líneas por mm) significa un espaciamiento de rendijas MÁS PEQUEÑO d, que, dado que d · senθ = λ, requiere un ángulo MÁS GRANDE θ para satisfacer la misma condición de longitud de onda.
5 · Ampliar
- Las rejillas de difracción son el corazón de la mayoría de los espectrómetros: diferentes longitudes de onda se difractan en diferentes ángulos desde la misma rejilla, separando espacialmente el espectro de una fuente de luz para su análisis. Explique por qué una rejilla más densa (más líneas por mm) proporciona MEJOR resolución de longitud de onda: extiende un rango de longitud de onda determinado en un rango angular más amplio.
- El colorido arcoíris que se ve reflejado en un CD o DVD es un comportamiento de rejilla de difracción: las pistas de datos del disco, muy espaciadas, actúan como una rejilla de reflexión. Explique por qué al inclinar un CD en diferentes ángulos se revelan diferentes colores con mayor intensidad.
La física detrás de este experimento
Ecuación de la rejilla de difracción
Una rejilla con separación entre rendijas d produce franjas brillantes siempre que d·sen θ = mλ (m = 1, 2, 3… para pedidos sucesivos). Una rejilla más densa (d más pequeña, más líneas por mm) difracta una longitud de onda determinada en un ángulo mayor.