Siatki dyfrakcyjne: wiele szczelin, ostrzejsze piki

1 · Prognoza

Siatka dyfrakcyjna ma setki gęsto rozstawionych równoległych szczelin (mierzonych w kreskach na milimetr). Czy siatka o WIĘCEJ kreskach na milimetr dyfriguje światło pod większy czy mniejszy kąt dla pierwszego jasnego piku?

• Większy kąt — więcej kresek na mm znaczy mniejszy rozstaw szczelin, co rozprasza wzór dyfrakcyjny na szerszy kąt.
• Gęstsza siatka daje mniejszy kąt dyfrakcji.
• Kąt dyfrakcji nie zależy od liczby kresek na mm.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset grating i naciśnij Reset. Długość fali światła to 500 nm.
2. Włącz odczyt kąta dyfrakcji pierwszego rzędu.
3. Ustaw gęstość kreskowania siatki dla każdej próby i zapisz kąt jasnego prążka pierwszego rzędu.

3 · Zbieranie danych

Narysuj sin θ (oś y) względem liczby kresek na mm (oś x) dla trzech prób. Czy prosta przechodzi przez początek układu?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz stałą siatki d = 1/(linie na mm) w mm, a potem rozwiąż d·sin θ = λ względem θ, używając λ = 500 nm (starannie przeliczając jednostki). Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego WIĘKSZA gęstość linii (więcej linii na mm) oznacza MNIEJSzą stałą siatki d, która — skoro d·sinθ = λ — wymaga WIĘKSZEGO kąta θ dla tego samego warunku na długość fali.

5 · Rozszerzenie

1. Siatki dyfrakcyjne to serce większości spektrometrów: różne długości fal dyfriguują pod różne kąty z tej samej siatki, przestrzennie rozdzielając widmo źródła do analizy. Wyjaśnij, dlaczego gęstsza siatka (więcej kresków na mm) daje LEPSZĄ rozdzielczość długości fal — rozprasza dany zakres długości fal na szerszy zakres kątowy.
2. Kolorowa tęcza odbijająca się od płyty CD lub DVD to zachowanie siatki dyfrakcyjnej — gęsto rozstawione ścieżki danych działają jak siatka odbiciowa. Wyjaśnij, dlaczego przechylanie CD pod różnymi kątami ukazuje najjaśniej różne kolory.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu