Vieno plyšio difrakcija: kitokio tipo raštas

1 · Spėk

Šviesa, einanti per VIENĄ siaurą plyšį, irgi skleidžiasi į raštą ekrane (difrakcija), su šviesia centrine juosta, apsupta blassesnių juostų. Ar platesnis plyšys skleidžia šį difrakcinį raštą daugiau ar mažiau nei siauresnis?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk „Vieno plyšio difrakcija“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šviesos bangos ilgis yra 550 nm; ekranas sėdi 100 cm nuo plyšio.
  2. Įjunk pirmojo minimumo padėties rodmuo.
  3. Nustatyk plyšio plotį kiekvienam bandymui ir užsirašyk pirmosios tamsios juostos (minimumo) padėtį.

3 · Rink duomenis

Plyšio plotis a (µm)Pirmojo minimumo padėtis y (mm)
20.00
40.00
60.00

Braišyk pirmojo minimumo padėtį y (y ašis) prieš 1/a (x ašis) savo trims bandymams.

4 · Analizuok

  1. Vienam bandymui apskaičiuok y = λL/a naudodamas λ = 550 nm, L = 100 cm (versdamas vienetus, kad gautum y mm — tai PIRMOSIOS tamsios juostos padėtis, m = 1). Palygink su lentele.
  2. Palygink šios formulės formą su dvigubo plyšio juostų formule, bet pastebėk, kad ji naudoja vieno plyšio PLOTĮ a, o ne atskyrimą tarp dviejų plyšių. Paaiškink, kodėl statesnis vienas plyšys gamina PLAČESNĮ centrinį difrakcinį raštą — priešingai intuicijai, bet suderinta su tuo pačiu 1/plotis mastelio.

5 · Išplėsk

  1. Ta pati fizika (statesnės apertūros stipriau difrakuoja šviesą) nustato fundamentalią ribą tam, kiek aštriai bet kuris lęšis ar teleskopas gali fokusuoti ar atskirti smulkias detales — difrakcinė riba. Paaiškink, kodėl didesnė teleskopo apertūra (kaip dvigubo plyšio platesnis išdėstymas) duoda aštresnę skyros galią, o ne sulietesnę.
  2. Vieno plyšio difrakcinis raštas turi vieną centrinę šviesią juostą su palaipsniui blyškančiomis šoninėmis juostomis; dvigubo plyšio interferencinis raštas turi daug tankiai išdėstytų panašaus ryškumo šviesių juostų, visų jojančių platesniame vieno plyšio difrakcijos voke. Paaiškink, kodėl realus dvigubo plyšio eksperimentas (su nenulinio pločio plyšiais) iš tikrųjų rodo ABU efektus kartu.

Fizika už šio eksperimento

Pirmasis vieno plyšio difrakcijos minimumas

Vienas a pločio plyšys gamina savo pirmąją tamsią juostą (minimumą) kampe/padėtyje y = λL/a ekrane L atstumu — TA PATS formulės forma kaip dvigubo plyšio juostų tarpas, bet valdoma plyšio pačio pločio, o ne atskyrimo tarp dviejų plyšių.

← Grįžti prie eksperimento

Optika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai