Redes de difração: muitas fendas, picos mais nítidos
1 · Prever
Uma rede de difração possui centenas de fendas paralelas muito próximas entre si (medidas em linhas por milímetro). Uma rede com MAIS linhas por milímetro difrata a luz para um ângulo maior ou menor?
- Ângulo maior – mais linhas por mm significa um espaçamento menor entre as fendas, o que espalha o padrão de difração para um ângulo mais amplo.
- Uma grade mais densa fornece um ângulo de difração menor.
- O ângulo de difração não depende de linhas por mm.
2 · Preparar
- Abra a predefinição de grade e pressione Redefinir. O comprimento de onda da luz é 500 nm.
- Ative a leitura do ângulo de difração de primeira ordem.
- Defina a densidade da linha da grade para cada tentativa e registre o ângulo da franja brilhante de primeira ordem.
3 · Coletar Dados
| Linhas por mm | Ângulo de primeira ordem θ (°) |
|---|---|
| 200 | |
| 300 | |
| 400 |
Plote sen θ (eixo y) contra linhas por mm (eixo x) para suas três tentativas. A linha passa direto pela origem?
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule o espaçamento entre fendas d = 1/(linhas por mm) em mm e, em seguida, resolva d·sin θ = λ para θ, usando λ = 500 nm (convertendo as unidades com cuidado). Compare com a tabela.
- Explique por que uma densidade de linha MAIOR (mais linhas por mm) significa um espaçamento de fenda d MENOR, o que - uma vez que d·sinθ = λ - requer um ângulo θ MAIOR para satisfazer a mesma condição de comprimento de onda.
5 · Aprofundar
- As redes de difração são o coração da maioria dos espectrômetros: diferentes comprimentos de onda difratam em diferentes ângulos da mesma rede, separando espacialmente o espectro de uma fonte de luz para análise. Explique por que uma rede mais densa (mais linhas por mm) oferece MELHOR resolução de comprimento de onda – ela espalha uma determinada faixa de comprimento de onda por uma faixa angular mais ampla.
- O arco-íris colorido que você vê refletido em um CD ou DVD é o comportamento da rede de difração – as trilhas de dados espaçadas do disco agem como uma rede de reflexão. Explique por que inclinar um CD em ângulos diferentes revela cores diferentes com mais brilho.
A física por trás deste experimento
Equação de rede de difração
Uma grade com espaçamento entre fendas d produz franjas brilhantes onde d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... para ordens sucessivas). Uma rede mais densa (menor d, mais linhas por mm) difrata um determinado comprimento de onda para um ângulo maior.