Optica

Enkele-spleet-diffractie

Eén spleet spreidt licht uit in een breed centraal maximum met zwakkere zijlobben; de eerste donkere band ligt bij a·sinθ = λ.

Enkele-spleet-diffractie — interactieve Optica-simulatie. Eén spleet spreidt licht uit in een breed centraal maximum met zwakkere zijlobben; de eerste donkere band ligt bij a·sinθ = λ. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Enkele-spleet-diffractie

Een enkele spleet spreidt licht in een breed centraal maximum met flauwere zijlobben; de eerste donkere band ligt bij a·sinθ = λ.

Een enkele opening diffracteert licht in een sinc-vormig patroon. De eerste donkere franje treedt op wanneer a sin θ = λ, wat de hoekbreedte van de centrale lob vastlegt. Smalle spleten verbreden het patroon — de limiet aan optische resolutie en de basis van diffractieroosters.

• a sin θ = mλ
• Breed centraal maximum

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

Ook licht dat door ÉÉN nauwe spleet gaat, spreidt zich uit in een patroon op een scherm (diffractie), met een heldere centrale band geflankeerd door zwakkere strepen. Spreidt een bredere spleet dit diffractiepatroon meer of minder uit dan een smallere?

Voorspellingen om te wegen

• Minder — een bredere spleet produceert een smaller, sterker samengetrokken diffractiepatroon.
• Een bredere spleet spreidt het patroon meer uit.
• De spleetbreedte beïnvloedt de spreiding van het diffractiepatroon niet.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Spleetbreedte a (µm)

Wat je meet:

• Positie eerste minimum y (mm)

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling single-slit en druk op Herstel. De golflengte van het licht is 550 nm; het scherm staat 100 cm van de spleet.
2. Zet de aflezing van de positie van het eerste minimum aan.
3. Stel voor elke meting de spleetbreedte in en noteer de positie van de eerste donkere streep (minimum).

Leidende vergelijking

Eerste diffractieminimum van de enkele spleet — a·sinθ = mλ

Een enkele spleet met breedte a produceert zijn eerste donkere streep (minimum) op hoek/positie y = λL/a op een scherm op afstand L — DEZELFDE formulevorm als de streepafstand voor de dubbele spleet, maar bepaald door de eigen breedte van de spleet in plaats van een afstand tussen twee spleet.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Reken voor één meting y = λL/a uit met λ = 550 nm, L = 100 cm (reken de eenheden om zodat y in mm uitkomt — dit is de positie van de EERSTE donkere streep, m = 1). Vergelijk met de tabel.
• Vergelijk de vorm van deze formule met de strepenformule voor de dubbele spleet, maar merk op dat ze de BREEDTE a van de enkele spleet gebruikt in plaats van een afstand tussen twee spleet. Leg uit waarom een smallere enkele spleet een BREDER centraal diffractiepatroon oplevert — tegen de intuïtie in, maar consistent met dezelfde 1/breedte-schaling.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Dezelfde natuurkunde (smallere openingen diffracteren licht meer) stelt een fundamentele limiet aan hoe scherp elke lens of telescoop kan scherpstellen of fijn detail kan oplossen — de diffractielimiet. Leg uit waarom een grotere telescoopopening (zoals de grotere spleetafstand bij de dubbele spleet) een scherper oplossend vermogen geeft, geen waziger.
• Het diffractiepatroon van een enkele spleet heeft één centrale heldere band met steeds zwakkere zijbanden; het interferentiepatroon van een dubbele spleet heeft veel dicht op elkaar staande heldere strepen van vergelijkbare helderheid, allemaal liggend binnen een bredere diffractie-envelop van één spleet. Leg uit waarom een echt dubbele-spleet-experiment (met spleten van niet-nul breedte) in werkelijkheid BEIDE effecten gecombineerd laat zien.

• 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 Enkele spleet
2. Selecteer de spleet
3. Druk op Start
4. Breed centraal maximum
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