پراش تک‌شکاف: الگویی از جنس دیگر

1 · پیش‌بینی

نور گذرنده از شکاف باریکِ یگانه هم روی پرده‌ای پخش می‌شود (پراش)، با نوار روشن مرکزی و حاشیه‌های کم‌نور طرفین. آیا شکاف پهن‌تر این الگوی پراش را بیشتر یا کمتر از شکاف تنگ‌تر پخش می‌کند؟

• کمتر — شکاف پهن‌تر الگوی پراش تنگ‌تر و فشرده‌تری می‌سازد.
• شکاف پهن‌تر الگو را بیشتر پخش می‌کند.
• پهنای شکاف بر پخش الگوی پراش اثر ندارد.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیم تک‌شکاف را باز کنید و Reset بزنید. طول موج نور 550 nm است؛ پرده 100 cm از شکاف فاصله دارد.
2. قرائت جای کمینهٔ اول را فعال کنید.
3. پهنای شکاف را برای هر آزمایش تنظیم کنید و جای نخستین حاشیهٔ تاریک (کمینه) را ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

برای سه آزمایش، جای کمینهٔ اول y (محور y) را بر حسب 1/a (محور x) رسم کنید.

4 · تحلیل

1. برای یک آزمایش، y = λL/a را با λ = 550 nm و L = 100 cm حساب کنید (با تبدیل یکاها تا y برحسب mm درآید — این مکانِ اولین خط تاریک است، m = 1). با جدول مقایسه کنید.
2. شکل این فرمول را با فرمول حاشیهٔ شکاف دوتایی مقایسه کنید، ولی ببینید به‌جای فاصلهٔ دو شکاف، پهنای a خودِ شکافِ یگانه را به کار می‌برد. توضیح دهید چرا شکاف تنگ‌تر، الگوی پراش مرکزی پهن‌تری می‌سازد — خلاف شهود، ولی سازگار با همان مقیاس 1/پهنا.

5 · گسترش

1. همین فیزیک (شکاف تنگ‌تر، پراش بیشتر) حد بنیادی‌ای بر تیزی کانونشده یا تفکیک جزئیات هر عدسی یا تلسکوپ می‌گذارد — حد پراش. توضیح دهید چرا دهانهٔ بزرگ‌تر تلسکوپ (مثل فاصلهٔ بیشترِ شکاف دوتایی) قدرت تفکیک تیزتری می‌دهد، نه تارتر.
2. الگوی پراش شکاف یگانه یک نوار روشن مرکزی با نوارهای جانبی به‌مرور کم‌نور دارد؛ الگوی تداخل دو شکاف حاشیه‌های روشنِ ریز و پرشمارِ هم‌روشنایی دارد که همه درون پوش پهن‌تر پراش تک‌شکاف سوارند. توضیح دهید چرا آزمایش واقعی دو شکاف (با شکاف‌های با پهنای ناصفر) در واقع هر دو اثر را با هم نشان می‌دهد.

← بازگشت به آزمایش

138 برگهٔ کار چاپی فیزیک رایگان