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?

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

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

  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.

← Takaisin kokeeseen

Optiikka

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia