Yksiraodiffraktio: erilainen kuvio

1 · Ennusta

YKSI kapean raon läpi kulkeva valo levittäytyy myös kuvioksi näytöllä (diffraktio), kirkkalla keskikaistalla ja hämeämmillä sivukaistoilla. Levittääkö leveämpi rako tämän diffraktiokuvion enemmän vai vähemmän kuin kapeampi rako?

• Vähemmän – leveämpi rako tuottaa kapeamman, tiiviimmin rajatun diffraktiokuvion.
• Leveämpi rako levittää kuviota enemmän.
• Raon leveys ei vaikuta diffraktiokuvion levittäytymiseen.

2 · Kokoa

1. Avaa yksittäinen rako -esiasetus ja paina Nollaa. Valon aallonpituus on 550 nm; näyttö istuu 100 cm:n päässä raosta.
2. Ota käyttöön ensimmäisen minimin paikan lukema.
3. Aseta raon leveys jokaiselle suoritukselle ja kirjaa ensimmäisen tumman kaistan (minimin) paikka.

3 · Kerää data

Kuvaa ensimmäisen minimin paikka y (y-akseli) arvoa 1/a vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske y = λL/a arvoilla λ = 550 nm, L = 100 cm (muuntaen yksiköt saadaksesi y:n millimetreinä – tämä on ENSIMMÄISEN tumman kaistan paikka, m = 1). Vertaa taulukkoon.
2. Vertaa tämän kaavan muotoa kaksoisrakokaistakaavaan, mutta huomaa, että se käyttää yksittäisen raon LEVEYTTÄ a kahden raon välisen erotuksen sijaan. Selitä, miksi kapeampi yksittäinen rako tuottaa LEVEÄMMÄN keskimmäisen diffraktiokuvion – vastoin intuitiota, mutta johdonmukaisesti saman 1/leveys-skaalauksen kanssa.

5 · Laajenna

1. Tämä sama fysiikka (kapeammat aukot diffraktoivat valoa enemmän) asettaa perustavan rajan sille, kuinka terävästi mikä tahansa linssi tai kaukoputki voi tarkentaa tai ratkaista hienoja yksityiskohtia – diffraktioraja. Selitä, miksi suurempi kaukoputken aukko (kuten kaksoisraon leveämpi väli) antaa terävemmän erotuskyvyn, ei sumuisemman.
2. Yksittäisen raon diffraktiokuviossa on yksi keskellä oleva kirkas kaista yhä hämeämmillä sivukaistoilla; kaksoisraon interferenssikuviossa on monta lähekkäin välitettyä yhtä kirkasta kaistaa, kaikki ratsastaen laajemman yksiraodiffraktiokuoren sisällä. Selitä, miksi todellinen kaksoisrakokoe (nollasta poikkeavan levyisillä raonilla) näyttää oikeasti MOLEMMAT vaikutukset yhdistettyinä.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia