Optica

Diffractietralie

Veel spleten verscherpen de maxima tot dunne heldere ordes bij d·sinθ = mλ — de basis van een spectrometer.

Diffractietralie — interactieve Optica-simulatie. Veel spleten verscherpen de maxima tot dunne heldere ordes bij d·sinθ = mλ — de basis van een spectrometer. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Diffractietralie

Veel spleten verscherpen de maxima tot dunne heldere ordes bij d·sinθ = mλ — de basis van een spectrometer.

N parallelle spleten interfereren constructief onder hoeken die voldoen aan d sin θ = mλ, wat energie concentreert in scherpe spectrale ordes. Een hogere lijndichtheid verbetert de golflengteresolutie — waarom roosters prisma's vervangen in precisiespectrometers.

• d sin θ = mλ
• Scherpe ordes

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Een diffractierooster heeft honderden dicht opeengepakte parallelle spleet (gemeten in lijnen per millimeter). Diffracteert een rooster met MEER lijnen per millimeter licht naar een grotere of kleinere hoek voor de eerste heldere piek?

Voorspellingen om te wegen

• Grotere hoek — meer lijnen per mm betekent een kleinere tussenafstand van de spleet, wat het diffractiepatroon over een bredere hoek spreidt.
• Een dichter rooster geeft een kleinere diffractiehoek.
• De diffractiehoek hangt niet af van het aantal lijnen per mm.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Lijnen per mm

Wat je meet:

• Hoek van eerste orde θ (°)

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling grating en druk op Herstel. De golflengte van het licht is 500 nm.
2. Zet de aflezing van de diffractiehoek van de eerste orde aan.
3. Stel voor elke meting de lijndichtheid van het rooster in en noteer de hoek van de heldere streep van de eerste orde.

Leidende vergelijking

Vergelijking van de diffractietralie — d·sinθ = mλ

Een rooster met spleetafstand d produceert heldere strepen overal waar d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... voor opeenvolgende ordes). Een dichter rooster (kleinere d, meer lijnen per mm) diffracteert een gegeven golflengte naar een grotere hoek.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Bereken voor één meting de spleetafstand d = 1/(lijnen per mm) in mm en los daarna d·sin θ = λ op voor θ, met λ = 500 nm (reken de eenheden zorgvuldig om). Vergelijk met de tabel.
• Leg uit waarom een HOGERE lijndichtheid (meer lijnen per mm) een KLEINERE spleetafstand d betekent, wat — omdat d·sinθ = λ — een GROTERE hoek θ vereist om aan dezelfde golflengtevoorwaarde te voldoen.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Diffractieroosters vormen het hart van de meeste spectrometers: verschillende golflengten diffracteren vanaf hetzelfde rooster naar verschillende hoeken, waardoor het spectrum van een lichtbron ruimtelijk wordt gescheiden voor analyse. Leg uit waarom een dichter rooster (meer lijnen per mm) een BETERE golflengteresolutie geeft — het spreidt een gegeven golflengtebereik over een breder hoekbereik.
• De kleurige regenboog die je van een cd of dvd ziet reflecteren is diffractieroostergedrag — de dicht opeengepakte datasporen van de schijf werken als een reflectierooster. Leg uit waarom het kantelen van een cd onder verschillende hoeken verschillende kleuren het helderst toont.

• 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. Welkom bij Diffractierooster
2. Selecteer het rooster
3. Druk op Start
4. Scherpe spectrale ordes
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

Interferentie & diffractie