Üksikpilu difraktsioon: teistsugune muster

1 · Ennusta

Läbi ÜKSIKU kitsa pilu läinud valgus samuti levib ekraanile mustriks (difraktsioon), heleda keskmise ribaga, äärtel tuhmimate ribadega. Kas laiem pilu levitab seda difraktsioonimustrit rohkem või vähem kui kitsam pilu?

2 · Seadista

  1. Ava üksikpilu eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Valguse lainepikkus on 550 nm; ekraan istub 100 cm kaugusel pilust.
  2. Lülita sisse esimese miinimumi asukoha näit.
  3. Sea iga katse jaoks pilu laius ja kirjuta üles esimese tumeda riba (miinimumi) asukoht.

3 · Kogu andmeid

Pilu laius a (µm)Esimese miinimumi asukoht y (mm)
20.00
40.00
60.00

Joonista esimese miinimumi asukoht y (y-telg) 1/a (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks.

4 · Analüüsi

  1. Arvuta ühes katses y = λL/a, kasutades λ = 550 nm, L = 100 cm (ühikuid teisendades, et saada y mm-des — see on ESIMESE tumeda riba asukoht, m = 1). Võrdle tabeliga.
  2. Võrdle selle valemi kuju topeltpilu ribade valemiga, aga pane tähele, et ta kasutab üksikpilu LAIUST a pigem kui kahe pilu vahelt. Selgita, miks kitsam üksikpilu annab LAIEMA keskmise difraktsiooniriba — vastu intuitsioonile, aga kooskõlas sama 1/laius skaleerumisega.

5 · Laienda

  1. Sama füüsika (kitsamad avad difrageerivad valgust rohkem) seab põhilise piirangu sellele, kui teravalt mis tahes lääts või teleskoop saab fokusseerida või peent detaili eristada — difraktsioonipiir. Selgita, miks suurem teleskoobi ava (nagu topeltpilu laiem vahe) annab teravama eristusvõime, mitte hägusama.
  2. Üksikpilu difraktsioonimustril on üks keskmine heledariba koos järjest tuhmimate küljeribadega; topeltpilu interferentsimustril on palju tihedalt paiknevad sarnase heledusega ribad, kõik sõidetes laiemas üksikpilu difraktsiooni ümbrikes. Selgita, miks päris topeltpilu eksperiment (nollast erineva laiusega piludega) näitab tegelikult MÕLEMAT efekti kombineerituna.

← Tagasi eksperimendi juurde

Optika

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte