Difracción de rendija única: un tipo diferente de patrón

1 · Predecir

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?

• 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.

2 · Configurar

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).

3 · Recopilar datos

Grafique la posición del primer mínimo y (eje y) frente a 1/a (eje x) para sus tres pruebas.

4 · Analizar

1. 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.
2. 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.

5 · Ampliar

1. 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.
2. 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.

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