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
- Avaa yksittäinen rako -esiasetus ja paina Nollaa. Valon aallonpituus on 550 nm; näyttö istuu 100 cm:n päässä raosta.
- Ota käyttöön ensimmäisen minimin paikan lukema.
- Aseta raon leveys jokaiselle suoritukselle ja kirjaa ensimmäisen tumman kaistan (minimin) paikka.
3 · Kerää data
| Raon leveys a (µm) | Ensimmäisen minimin paikka y (mm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Kuvaa ensimmäisen minimin paikka y (y-akseli) arvoa 1/a vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.
4 · Analysoi
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
Optiikka
- Kokoava linssi: todelliset kuvat arvon 2f takana
- Polttopiste: missä kuvat pakenevat äärettömyyteen
- Linssi suurennuslasina
- Hajottava linssi: aina näennäinen, aina pienennetty
- Kovera peili: todelliset kuvat kuin kokoava linssi
- Kupera peili: aina pienennetty näennäiskuva
- Tasapeili: erikoistapaus, invariantti
- Näennäissyvyys: miksi allas näyttää matalammalta kuin se on
- Täydellinen sisäinen heijastuminen: kriittinen kulma
- Kahden linnssin relaasi: kuvien ketjuttaminen yhteen
- Yhdistelmämikroskooppi: kaksi linssiä suureen suurennukseen
- Valokuvasuurennuskone: kaksi linssiä todelliseen, suurempaan kuvaan