Optika

Difrakcijas režģis

Daudzas spraugas asina maksimumus tievās gaišās kārtās pie d·sinθ = mλ — spektrometra pamats.

Difrakcijas režģis — interaktīva Optika simulācija. Daudzas spraugas asina maksimumus tievās gaišās kārtās pie d·sinθ = mλ — spektrometra pamats. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Difrakcijas režģis

Daudzas spraugas asina maksimumus tievās gaišās kārtās pie d·sinθ = mλ — spektrometra pamats.

N paralēlas spraugas interferē stiprinoši leņķos, kas apmierina d sin θ = mλ, koncentrējot enerģiju asās spektrālajās kārtās. Augstāks līniju blīvs (mazāks d) uzlabo viļņa garuma izšķirtspēju — tāpēc režģi aizstāj prizmas precīzos spektrometros.

• d sin θ = mλ
• Asas kārtas

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Difrakcijas režģim ir simtiem cieši izvietotu paralēlu spraugu (mērītas līnijās uz milimetru). Vai režģis ar VAIRĀK līnijām uz milimetru difrangē gaismu uz lielāku vai mazāku leņķi pirmajam gaišajam maksimumam?

Prognozes, ko svērt

• Lielāku leņķi — vairāk līniju uz mm nozīmē mazāku atstatumu starp spraugām, kas izpleš difrakcijas rakstu platākā leņķī.
• Blīvāks režģis dod mazāku difrakcijas leņķi.
• Difrakcijas leņķis nav atkarīgs no līnijām uz mm.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Līnijas uz mm

Ko tu mēri:

• Pirmās kārtas leņķis θ (°)

Kā izpēte norit

1. Atver režģa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Gaismas viļņa garums ir 500 nm.
2. Ieslēdz pirmās kārtas difrakcijas leņķa rādījumu.
3. Iestati režģa līniju blīvumu katram mēģinājumam un ieraksti pirmās kārtas gaišās joslas leņķi.

Noteicošais vienādojums

Difrakcijas režģa vienādojums — d·sinθ = mλ

Režģis ar spraugu atstatumu d rada gaišas joslas visur, kur d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... secīgām kārtām). Blīvāks režģis (mazāks d, vairāk līniju uz mm) difrangē noteiktu viļņa garumu uz lielāku leņķi.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini spraugu atstatumu d = 1/(līnijas uz mm) mm, tad atrisini d·sin θ = λ pēc θ, ar λ = 500 nm (rūpīgi pārvēršot vienības). Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc AUGSTĀKS līniju blīvums (vairāk līniju uz mm) nozīmē MAZĀKU spraugu atstatumu d, kas — tā kā d·sinθ = λ — prasa LIELĀKU leņķi θ, lai apmierinātu to pašu viļņa garuma nosacījumu.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Difrakcijas režģi ir vairuma spektrometru sirds: dažādi viļņa garumi difrangē uz dažādiem leņķiem no tā paša režģa, telpiski atdaluši gaismas avota spektru analīzei. Izskaidro, kāpēc blīvāks režģis (vairāk līniju uz mm) dod LABĀKU viļņa garuma izšķirtspēju — tas izpleš noteiktu viļņa garumu diapazonu pāri platākam leņķu diapazonam.
• Krāsainā varavīksne, ko tu redzi atstarojam no CD vai DVD, ir difrakcijas režģa uzvedība — diska cieši izvietotie datu celiņi darbojas kā atstarojošs režģis. Izskaidro, kāpēc CD grozīšana dažādos leņķos atklāj dažādas krāsas vis spožāk.

• 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. Sveicināts režģa eksperimentā
2. Atlasīts režģi
3. Nospied „Atskaņot”
4. Asas spektrālās kārtas
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Interference un difrakcija