Optika

Difrakcinė gardelė

Daug plyšių paaštrina maksimumus iki plonų švytinčių eilių ties d·sinθ = mλ — spektrometro pagrindas.

Difrakcinė gardelė — interaktyvi Optika simuliacija. Daug plyšių paaštrina maksimumus iki plonų švytinčių eilių ties d·sinθ = mλ — spektrometro pagrindas. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Difrakcinė gardelė

Daug plyšių paaštrina maksimumus iki plonų švytinčių eilių ties d·sinθ = mλ — spektrometro pagrindas.

N lygiagrečių plyšių interferuoja stiprinančiai kampuose, tenkinančiuose d sin θ = mλ, telkdami energiją į aštrias spektrines eiles. Aukštesnis linijų tankumas d gerina bangos ilgio skyrai — todėl gardelės pakeičia prizmes preciziniuose spektrometruose.

• d sin θ = mλ
• Aštrios eilės

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Difrakcinė gardelė turi šimtus tankiai išdėstytų lygiagrečių plyšių (matuojamų linijomis milimetre). Ar gardelė su DAUGIAU linijų milimetre difrakuoja šviesą didesniu ar mažesniu kampu pirmajai šviesiai viršūnei?

Svarstytini spėjimai

• Didesniu kampu — daugiau linijų mm reiškia mažesnį tarpą tarp plyšių, kas išsklaido difrakcinį raštą platesniu kampu.
• Tankesnė gardelė duoda mažesnį difrakcijos kampą.
• Difrakcijos kampas nepriklauso nuo linijų mm.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Linijos mm

Ką tu matauji:

• Pirmosios eilės kampas θ (°)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Difrakcinės gardelės“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šviesos bangos ilgis yra 500 nm.
2. Įjunk pirmosios eilės difrakcijos kampo rodmuo.
3. Nustatyk gardelės linijų tankį kiekvienam bandymui ir užsirašyk pirmosios eilės šviesios juostos kampą.

Valdančioji lygtis

Difrakcinės gardelės lygtis — d·sinθ = mλ

Gardelė su plyšių tarpu d gamina šviesias juostas ten, kur d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... eilėms). Tankesnė gardelė (mažesnis d, daugiau linijų mm) difrakuoja duotąjį bangos ilgį didesniu kampu.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok plyšių tarpą d = 1/(linijos mm) mm, tada išspręsk d·sin θ = λ θ, naudodamas λ = 500 nm (atsargiai versdamas vienetus). Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl AUKŠTESNIS linijų tankis (daugiau linijų mm) reiškia MAŽESNĮ plyšių tarpą d, kas — kadangi d·sinθ = λ — reikalauja DIDESNIO kampo θ tai pačiai bangos ilgio sąlygai tenkinti.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Difrakcinės gardelės yra daugumos spektrometrų širdis: skirtingi bangų ilgiai difrakuoja į skirtingus kampus nuo tos pačios gardelės, erdviškai atskirdami šviesos šaltinio spektrą analizei. Paaiškink, kodėl tankesnė gardelė (daugiau linijų mm) duoda GERESNĘ bangų ilgių skyrai — ji išsklaido duotąjį bangų ilgių rėžą platesniame kampiniame rėže.
• Spalvinga vaivorykštė, kurią matai atsispindinčią nuo CD ar DVD, yra difrakcinės gardelės elgsena — disko tankiai išdėstytos duomenų takelis veikia kaip atspindinti gardelė. Paaiškink, kodėl CD sukiojimas skirtingais kampais atskleidžia skirtingas spalvas ryškiausiai.

• 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. Sveiki atvykę prie gardelės
2. Pasirink gardelę
3. Spausk Leisti
4. Aštrios spektrinės eilės
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Interferencija ir difrakcija