Ottica

Diffrazione a fenditura singola

Una singola fenditura allarga la luce in un ampio massimo centrale con lobi laterali più deboli; la prima banda scura è a a·sinθ = λ.

Diffrazione a fenditura singola — simulazione interattiva (Ottica). Una singola fenditura allarga la luce in un ampio massimo centrale con lobi laterali più deboli; la prima banda scura è a a·sinθ = λ. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Diffrazione a fenditura singola

Una singola fenditura allarga la luce in un ampio massimo centrale con lobi laterali più deboli; la prima banda scura è a a·sinθ = λ.

Una singola apertura diffrange la luce in un pattern a forma di sinc. La prima franga scura occorre quando a sin θ = λ, fissando la larghezza angolare del lobo centrale. Fenditure più strette allargano il pattern — limite alla risoluzione ottica e base dei reticoli di diffrazione.

• a sin θ = mλ
• Ampio massimo centrale

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Anche una SOLA fenditura stretta spande in figura (diffrazione), con banda centrale chiara e frange più fioche. Una fenditura più larga spande più o meno di una stretta?

Previsioni da valutare

• Meno: più larghezza dà figura più stretta e confinata.
• Più larghezza spande più.
• La larghezza non c'entra.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Larghezza a (µm)

Cosa misuri:

• Primo minimo y (mm)

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset single-slit e premi Reimposta. λ = 550 nm; schermo a 100 cm.
2. Attiva la lettura del primo minimo.
3. Imposta la larghezza per ogni prova e registra il primo minimo.

Equazione che governa

Primo minimo della fenditura singola — a·sinθ = mλ

Una singola fenditura di larghezza a produce la sua prima franga scura (minimo) all'angolo/posizione y = λL/a su uno schermo a distanza L — la STESSA forma di formula dell'interfranga a doppia fenditura, ma governata dalla larghezza propria della fenditura anziché da una separazione tra due fenditure.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola y = λL/a usando λ = 550 nm; L = 100 cm (convertendo le unità per ottenere y in mm — questa è la posizione della PRIMA franga scura, m = 1). Confronta con la tabella.
• Confronta con la formula doppia, notando che qui compare la LARGHEZZA a, non una separazione. Spiega perché una stretta dà un centro PIÙ largo — controintuitivo ma coerente con 1/larghezza.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• Questa fisica fissa il limite di diffrazione di ogni lente o telescopio. Spiega perché un'apertura maggiore dà risoluzione più netta, non più sfocata.
• La singola ha una banda centrale con laterali sempre più fioche; la doppia ha molte frange simili dentro l'involucro della singola. Spiega perché una doppia reale (fenditure non nulle) mostra ENTRAMBI gli effetti.

• 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. Benvenuto alla fenditura singola
2. Seleziona la fenditura
3. Premi Play
4. Massimo centrale ampio
5. Apri il pannello Proprietà
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

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Interferenza e diffrazione