회절 격자: 많은 슬릿, 더 날카로운 피크

1 · 예측

회절격자는 밀리미터당 선 수로 측정되는, 촘촘하게 배열된 수백 개의 평행한 슬릿을 가지고 있습니다. 밀리미터당 선 수가 더 많은 격자는 첫 번째 밝은 무늬를 더 큰 각도로 회절시킵니까, 더 작은 각도로 회절시킵니까?

• 각도가 클수록 - mm당 선이 많을수록 슬릿 사이의 간격이 작아지고 회절 패턴이 더 넓은 각도로 퍼집니다.
• 격자의 밀도가 높을수록 회절 각도가 작아집니다.
• 회절 각도는 mm당 라인에 의존하지 않습니다.

2 · 설정

1. 격자 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 빛의 파장은 500nm입니다.
2. 1차 회절각 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행마다 격자의 선 밀도를 설정하고 1차 밝은 무늬의 각도를 기록하세요.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 sin θ(y축)를 밀리미터당 선 수(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행에서는 슬릿 간격 d = 1/(mm당 라인 수)를 mm 단위로 계산한 다음 λ = 500 nm를 사용하여(단위를 주의 깊게 변환) θ에 대해 d·sin θ = λ를 해결합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 더 높은 선 밀도(mm당 더 많은 선)가 더 작은 슬릿 간격 d를 의미하는 이유를 설명하십시오. 이는 d·sinθ = λ이므로 동일한 파장 조건을 충족하기 위해 더 큰 각도 θ가 필요합니다.

5 · 확장

1. 회절 격자는 대부분 분광계의 핵심입니다. 동일한 격자에서 서로 다른 파장이 서로 다른 각도로 회절되어 분석을 위해 광원의 스펙트럼을 공간적으로 분리합니다. 더 조밀한 격자(mm당 더 많은 라인)가 더 나은 파장 분해능을 제공하는 이유를 설명하십시오. 즉, 주어진 파장 범위를 더 넓은 각도 범위에 걸쳐 확산시킵니다.
2. CD나 DVD 표면에서 반사되어 보이는 화려한 무지개색은 회절격자 현상입니다 — 디스크의 촘촘하게 배열된 데이터 트랙이 반사형 격자처럼 작용합니다. CD를 여러 각도로 기울이면 서로 다른 색이 가장 밝게 나타나는 이유를 설명하세요.

이 실험의 물리학

← 실험으로 돌아가기