اپتیک
توری پراش
شکافهای بسیار بیشینهها را به مرتبههای روشن باریک در d·sinθ = mλ تیز میکنند — پایهٔ طیفسنج.
توری پراش — شبیهسازی تعاملی اپتیک. شکافهای بسیار بیشینهها را به مرتبههای روشن باریک در d·sinθ = mλ تیز میکنند — پایهٔ طیفسنج. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
توری پراش
شکافهای بسیار بیشینهها را به مرتبههای روشن باریک در d·sinθ = mλ تیز میکنند — پایهٔ طیفسنج.
N شکاف موازی در زوایایی که d sin θ = mλ را برآورده میکنند سازنده تداخل میکنند و انرژی را در مرتبههای طیفی تیز متمرکز میکنند. چگالی خط d بالاتر تفکیک طول موج را بهتر میکند — چرا توریها منشورها را در طیفسنجهای دقیق جایگزین میکنند.
- d sin θ = mλ
- مرتبههای تیز
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
توری پراش صدها شکاف موازی بههمفشرده دارد (اندازهگیری بر حسب خط بر میلیمتر). آیا توری با خطهای بیشتر در میلیمتر، نور را برای نخستین قلهٔ روشن به زاویهٔ بزرگتر یا کوچکتری میپراکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- زاویهٔ بزرگتر — خط بیشتر در میلیمتر یعنی فاصلهٔ کمتر میان شکافها که الگوی پراش را به زاویهٔ پهنتری میگسترد.
- توری متراکمتر زاویهٔ پراش کوچکتری میدهد.
- زاویهٔ پراش به خط بر میلیمتر بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- خط در هر میلیمتر
آنچه اندازه میگیرید:
- زاویهٔ مرتبهٔ اول θ (°)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم توری را باز کنید و Reset بزنید. طول موج نور 500 nm است.
- قرائت زاویهٔ پراش مرتبهٔ اول را فعال کنید.
- چگالی خطوط توری را برای هر آزمایش تنظیم کنید و زاویهٔ حاشیهٔ روشن مرتبهٔ اول را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
معادلهٔ توری پراش — d·sinθ = mλ
توری با فاصلهٔ شکاف d هرجا d·sin θ = mλ باشد خطوط روشن میسازد (m = 1, 2, 3... برای مرتبههای پیاپی). توری متراکمتر (d کوچکتر، خطوط بیشتر در هر mm) طول موج معینی را به زاویهٔ بزرگتری پراش میدهد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، فاصلهٔ شکاف d = 1/(خط بر mm) را برحسب mm حساب کنید، سپس d·sin θ = λ را برای θ حل کنید، با λ = 500 nm (با تبدیل دقیق یکاها). با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا چگالی خط بالاتر (خطوط بیشتر در هر mm) یعنی فاصلهٔ شکاف کوچکتر d، و — چون d·sinθ = λ — برای برآورده کردن همان شرط طول موج، زاویهٔ بزرگتر θ لازم است.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- توریهای پراش قلب بیشتر طیفسنجها هستند: طول موجهای متفاوت از همان توری به زاویههای متفاوت میپراکند و طیف منبع نور را برای تحلیل در فضا جدا میکند. توضیح دهید چرا توری متراکمتر (خط بیشتر در میلیمتر) تفکیک طول موجی «بهتری» میدهد — همان بازهٔ طول موج را روی بازهٔ زاویهای پهنتری میگسترد.
- رنگینکمانی که از بازتاب سیدی یا دیویدی میبینید رفتار توری پراش است — شیارهای دادهٔ بههمفشردهٔ دیسک همچون توری بازتابی عمل میکنند. توضیح دهید چرا کجکردن سیدی در زاویههای مختلف، رنگهای متفاوتی را درخشانتر نشان میدهد.
- 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
- به توری خوش آمدید
- انتخاب توری
- Play را بفشارید
- مرتبههای طیفی تیز
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.