Egyrés-elhajlás: másféle minta

1 · Jóslás

az EGYETLEN keskeny résen áthaladó fény is mintává terül szét egy ernyőn (elhajlás), világos középső sávval, oldalain halványabb csíkokkal. A szélesebb rés jobban vagy kevésbé teríti szét ezt az elhajlási mintát, mint a keskenyebb?

2 · Előkészítés

  1. Nyisd meg a single-slit előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A fény hullámhossza 550 nm; az ernyő 100 cm-re ül a réstől.
  2. Engedélyezd az első minimum helyzetének kijelzőjét.
  3. Állítsd be a rés szélességét minden mérésnél, és rögzítsd az első sötét csík (minimum) helyzetét.

3 · Adatgyűjtés

Résszélesség a (µm)Első minimum helyzete y (mm)
20.00
40.00
60.00

Ábrázold az első minimum y helyzetét (y-tengely) az 1/a-val (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

  1. Egy mérésnél számítsd ki a y = λL/a λ = 550 nm, L = 100 cm használatával (az egységeket mm-re váltva — ez az ELSŐ sötét csík helyzete, m = 1). Hasonlítsd a táblázathoz.
  2. Hasonlítsd össze e képlet alakját a kétrés-csíkképlettel, de vedd észre, hogy az egyetlen rés saját SZÉLESSÉGE a-t használja, nem két rés közti távolságot. Magyarázd meg, miért adja a keskenyebb egyetlen rés SZÉLESEBB központi elhajlási mintát — az intuícióval ellentétben, de ugyanazzal az 1/szélesség skálázással következetesen.

5 · Kiterjesztés

  1. Ugyanez a fizika (a keskenyebb nyílások erősebben hajtják el a fényt) alapvető határt szab arra, milyen élesen tud bármely lencse vagy távcső fókuszálni vagy finom részletet felbontani — a diffrakciós határ. Magyarázd meg, miért ad élesebb felbontóképességet (nem homályosabbat) a nagyobb távcső-nyílás (mint a kétrés tágabb távolsága).
  2. Az egyetlen rés elhajlási mintája egy központi világos sáv, egyre halványuló oldalsávokkal; a kétrés interferenciamintája sok, sűrűn következő, hasonló fényességű világos csík, mind egy tágabb egyrés-elhajlási burkológörbén belül. Magyarázd meg, miért mutatja valójában a valódi kétrés-kísérlet (nem nulla szélességű résekkel) MINDKÉT hatást együtt.

A fizika a kísérlet mögött

Az egyetlen rés első elhajlási minimuma

Az a szélességű egyetlen rés első sötét csíkját (minimumát) y = λL/a szögnél/helyzetben adja egy L távolságban lévő ernyőn — ugyanaz a képletalak, mint a kétrés-csíktávolság, de a rés saját szélessége uralja, nem két rés közti távolság.

← Vissza a kísérlethez

Optika

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap