Diffraktiohilot: monta rakoa, terävämmät huiput

1 · Ennusta

Diffraktiohilassa on satoja tiiviisti välitettyjä rinnakkaisia rakaoja (mitattuna viivoina millimetriä kohden). Diffraktoiko enemmän viivoja millimetriä kohden omaava hila valon suurempaan vai pienempään kulmaan ensimmäiselle kirkkaalle huipulle?

• Suurempi kulma – enemmän viivoja per mm tarkoittaa pienempää väliä rakojen välillä, mikä levittää diffraktiokuvion leveämpään kulmaan.
• Tiiviimpi hila antaa pienemmän diffraktiokulman.
• Diffraktiokulma ei riipu viivoista per mm.

2 · Kokoa

1. Avaa hila-esiasetus ja paina Nollaa. Valon aallonpituus on 500 nm.
2. Ota käyttöön ensimmäisen kertaluvun diffraktiokulman lukema.
3. Aseta hilan viivatiheys jokaiselle suoritukselle ja kirjaa ensimmäisen kertaluvun kirkkaan kaistan kulma.

3 · Kerää data

Kuvaa sin θ (y-akseli) viivoja millimetriä kohden vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora origon kautta?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske raoväli d = 1/(viivaa per mm) millimetreinä, sitten ratkaise d·sin θ = λ kulmalle θ arvolla λ = 500 nm (muuntaen yksiköt huolellisesti). Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi KORKEAMPI viivatiheys (enemmän viivoja per mm) tarkoittaa PIENEMPÄÄ raoväliä d, mikä – koska d·sinθ = λ – vaatii SUUREMPAA kulmaa θ täyttämään saman aallonpituusehdon.

5 · Laajenna

1. Diffraktiohilot ovat useimpien spektrometrien sydän: eri aallonpituudet diffraktoituvat eri kulmiin samasta hilasta, erottaen tilallisesti valonlähteen spektrin analyysia varten. Selitä, miksi tiiviimpi hila (enemmän viivoja per mm) antaa PAREMMAN aallonpituuserotuksen – se levittää annetun aallonpituusvälin leveämmälle kulmaalueelle.
2. Värikäs sateenkaari, jonka näet heijastuvan CD- tai DVD-levystä, on diffraktiohilan käyttäytymistä – levyn lähekkäin välitetyt dataraidat toimivat kuin heijastushila. Selitä, miksi CD:n kallistaminen eri kulmiin paljastaa eri värit kirkkaimmin.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia