Optika

Single-slit diffraction

Ang isang slit ay kumakalat ng liwanag sa malawak na gitnang maximum na may mas dim na side lobe; ang unang madilim na banda ay nasa a·sinθ = λ.

Single-slit diffraction — interactive na Optika simulation. Ang isang slit ay kumakalat ng liwanag sa malawak na gitnang maximum na may mas dim na side lobe; ang unang madilim na banda ay nasa a·sinθ = λ. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.

Single-slit diffraction

Kumakalat ang single slit ng liwanag sa malapad na central maximum na may mas madilim na side lobe; ang unang dark band ay nasa a·sinθ = λ.

Nagdi-diffract ang isang aperture ng liwanag sa sinc-shaped na pattern. Nangyayari ang unang dark fringe kapag a sin θ = λ, na nagtatakda ng angular width ng central lobe. Pinapalapad ng mas makitid na slit ang pattern — limit sa optical resolution at batayan ng diffraction grating.

• a sin θ = mλ
• Broad central max

Investigation brief

Iplano ang tanong bago mo buksan ang lab

Ang brief ay kapareho ng prerendered na page: driving question, magkatunggaling hula, papel ng variable, governing law, setup, pagtatasa at prompt ng pagpapalawak — nananatiling nakikita at sa ganitong pagkakasunod.

Pangunahing tanong

Ang liwanag na dumadaan sa ISANG makipot na slit ay kumakalat din sa pattern sa screen (diffraction), na may maliwanag na gitnang banda na pinaligiran ng mas dim na fringe. Mas malaki o mas maliit bang kalat ang diffraction pattern ng mas malawak na slit kaysa mas makipot?

Mga hulang timbangin

• Mas maliit — mas makipot at mas siksik na diffraction pattern ang mas malawak na slit.
• Mas malaking kalat ang mas malawak na slit.
• Hindi nakaaapekto ang lapad ng slit sa kalat ng diffraction pattern.

Mga papel ng variable

Ang itinatakda mo:

• Slit width a (µm)

Ang sinusukat mo:

• Posisyon ng unang minimum y (mm)

Paano tumatakbo ang investigation

1. Buksan ang single-slit preset at pindutin ang I-reset. 550 nm ang wavelength; 100 cm ang screen mula sa slit.
2. I-enable ang first-minimum position readout.
3. Itakda ang lapad ng slit sa bawat trial at itala ang posisyon ng unang madilim na fringe (minimum).

Governing equation

Unang Diffraction Minimum ng Single Slit — a·sinθ = mλ

Ang isang slit na may lapad a ay bumubuo ng unang madilim na fringe (minimum) sa posisyon na y = λL/a sa screen sa layong L — PAREHONG hugis ng formula gaya ng double-slit fringe spacing, pero ang lapad mismo ng slit ang nagpapatakbo, hindi separation ng dalawang slit.

Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet

• Para sa isang trial, kalkulahin ang y = λL/a gamit ang λ = 550 nm, L = 100 cm (i-convert sa mm — ito ang posisyon ng UNANG madilim na fringe, m = 1). Ihambing sa table.
• Ihambing ang hugis ng formula na ito sa double-slit fringe formula, pero pansinin na WIDTH a ng isang slit ang gamit, hindi separation ng dalawa. Ipaliwanag kung bakit MAS MALAWAK na central diffraction pattern ang ginagawa ng mas makipot na solong slit — kontra sa intuwisyon, pero konsistente sa parehong 1/width scaling.

Saan ito lumilitaw lampas sa lab

• Ang parehong physics na ito (mas makipot na aperture ay mas malakas mag-diffract) ang nagtatakda ng fundamental na limit kung gaano katalas ang focus o resolve ng fine detail ng kahit anong lens o telescope — ang diffraction limit. Ipaliwanag kung bakit mas malaking telescope aperture (gaya ng mas malawak na spacing sa double-slit) ay mas malinaw na resolving power, hindi mas magulo.
• Isang gitnang maliwanag na banda na may unti-unting dumidim na side band ang diffraction pattern ng isang slit; maraming siksikang magkapareho ng liwanag na fringe na nakasakay sa mas malawak na single-slit diffraction envelope ang interference pattern ng dalawang slit. Ipaliwanag kung bakit ang tunay na double-slit experiment (na may nonzero na lapad ang slit) ay aktwal na nagpapakita ng DALAWANG effect na pinagsama.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Mabuhay sa Single Slit
2. Piliin ang slit
3. Pindutin ang I-play
4. Malapad na central maximum
5. Buksan ang Properties panel
6. Nagawa mo ito!

Buksan ang interactive simulation para buuin ang scene, pindutin ang I-play, at tuklasin na may live na measurement at guided tutorial.

Buksan ang Interactive Lab →

I-download ang lab sheet →

Interference at Diffraction