Optika

Difraktsioonivõre

Paljud pilud teritavad maksimumid õhukesteks heledateks järkudeks, kus d·sinθ = mλ — see on spektromeetri alus.

Difraktsioonivõre — interaktiivne Optika simulatsioon. Paljud pilud teritavad maksimumid õhukesteks heledateks järkudeks, kus d·sinθ = mλ — see on spektromeetri alus. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Difraktsioonivõre

Paljud pilud teritavad maksimumid õhukesteks heledateks järkudeks, kus d·sinθ = mλ — spektromeetri alus.

N paralleelset pilu interfereruvad konstruktiivselt nurkadel, mis rahuldavad d sin θ = mλ, koondades energia teravateks spektrijärkudeks. Kõrgem joontihedus parandab lainepikkuse eraldust — miks võred asendavad prismad täppisspektromeetrites.

• d sin θ = mλ
• Teravad järud

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Difraktsioonivõredel on sadu tihedalt paiknevaid rööpsed pilusid (mõõdetuna joontena millimeetri kohta). Kas võre, millel on ROHKEM jooni millimeetri kohta, difrageerib valguse suuremale või väiksemale nurgale esimese heleda tipu jaoks?

Kaalutavad ennustused

• Suuremale nurgale — rohkem jooni mm kohta tähendab väiksemat pilude vahet, mis levitab difraktsioonimustri laiemale nurgale.
• Tihedam võre annab väiksema difraktsiooninurga.
• Difraktsiooninurk ei sõltu joontest mm kohta.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Joont millimeetri kohta

Mida sa mõõdad:

• Esimese järgu nurk θ (°)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava difraktsioonivõre eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Valguse lainepikkus on 500 nm.
2. Lülita sisse esimese järgu difraktsiooninurga näit.
3. Sea iga katse jaoks võre joontihedus ja kirjuta üles esimese järgu heleda riba nurk.

Juhtiv võrrand

Difraktsioonivõre võrrand — d·sinθ = mλ

Võre pilude vahemääraga d tekitab heledad ribad kõikjal, kus d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... järjestikuste järkude jaoks). Tihedam võre (väiksem d, rohkem jooni mm kohta) difrageerib antud lainepikkuse suuremale nurgale.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses pilude vahe d = 1/(joont mm kohta) millimeetrites, seejärel lahenda d·sin θ = λ θ suhtes, kasutades λ = 500 nm (ühikuid hoolikalt teisendades). Võrdle tabeliga.
• Selgita, miks KÕRGEM joontihedus (rohkem jooni mm kohta) tähendab VÄIKSEMAT pilude vahet d, mis — kuna d·sinθ = λ — nõuab SUUREMAT nurka θ sama lainepikkustingimuse rahuldamiseks.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Difraktsioonivõred on enamiku spektromeetrite süda: erinevad lainepikkused difrageeruvad samalt võrelt erinevatele nurkadele, ruumiliselt eraldades valgusallika spektri analüüsiks. Selgita, miks tihedam võre (rohkem jooni mm kohta) annab PAREMA lainepikkuse eralduse — ta levitab antud lainepikkuste vahemiku laiemale nurgavahemikule.
• Värviline vikerkaar, mida sa näed CD-lt või DVD-lt peegeldumas, on difraktsioonivõre käitumine — plaadi tihedalt paiknevad andmerajad toimivad nagu peegeldusvõre. Selgita, miks CD erinevatel nurkadel kallutades paljastab erinevad värvid kõige eredamalt.

• 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. Tere tulemast difraktsioonivõrgu juurde
2. Vali difraktsioonivõre
3. Vajuta Esita
4. Teravad spektrijärud
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Interferents ja difraktsioon