光学
単スリット回折
単一スリットは光を広い中央明線と弱い側方ローブに広げる。最初の暗線は a·sinθ = λ で生じる。
単スリット回折 — インタラクティブな光学シミュレーション。単一スリットは光を広い中央明線と弱い側方ローブに広げる。最初の暗線は a·sinθ = λ で生じる。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
単一スリット回折
単一スリットは光を広い中央明線と弱い側方ローブに広げます。第一暗線は a·sinθ = λ のときに生じます。
単一の開口はsinc形の模様に光を回折させます。第一暗線は a sinθ = λ のときに生じ、中央ローブの角幅を決めます。狭いスリットほど模様は広がり、光学分解能の限界であり回折格子の基礎です。
- a sin θ = mλ
- 広い中央極大
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
狭い単一スリットを通る光も、中央明帯と暗い側縞を持つ回折パターンに広がります。スリットを広くすると、狭いスリットより回折パターンは広がるか狭まるでしょうか？
検討する予測
- 狭まります。広いスリットはより狭く閉じた回折パターンを作ります。
- 広いスリットはパターンをより広げます。
- スリット幅は回折の広がりに影響しません。
可変的な役割
設定するもの：
- スリット幅 a (µm)
測定するもの：
- 第1最小位置 y (mm)
実験の進め方
- single-slit プリセットを開いて Reset を押します。波長は550 nm、スクリーンは100 cmです。
- 第1最小位置読み出しを有効にします。
- 各試行でスリット幅を設定し、最初の暗縞（最小）の位置を記録します。
支配方程式
単一スリット第1回折最小 — a·sinθ = mλ
幅 a の単一スリットは距離 L のスクリーンに y = λL/a で第1暗縞を作ります。二重スリット縞間隔と同じ形ですが、スリット間隔でなく自身の幅で決まります。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- λ = 550 nm、L = 100 cm で y = λL/a を計算し（m = 1の第1暗縞）、mmに変換して表と比較します。
- 二重スリット式と形を比較し、スリット間隔でなく単一スリット幅 a を使うことに注目します。狭い単一スリットほど中央回折が広がる理由を同じ1/幅則で説明します。
実験以外での活用
- 狭い開口ほど回折するため、レンズや望遠鏡の分解能には回折限界があります。大きい望遠鏡開口がぼやけず鋭い分解能を与える理由を説明します。
- 単一スリットは中央明帯と暗くなる側帯、二重スリットは広い単一スリット包絡内に多数の明縞を示します。幅のある実際の二重スリットが両効果を同時に示す理由を説明します。
- 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
- 単スリット回折へようこそ
- スリットを選択
- 再生
- 広い中央明線
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。