Optică

Rețea de difracție

Multe fante ascutesc maximele în ordine luminoase subțiri la d·sinθ = mλ — baza unui spectrometru.

Rețea de difracție — simulație interactivă de Optică. Multe fante ascutesc maximele în ordine luminoase subțiri la d·sinθ = mλ — baza unui spectrometru. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Rețea de difracție

Multe fante ascutesc maximele în ordine luminoase subțiri la d·sinθ = mλ — baza unui spectrometru.

N fante paralele interferă constructiv la unghiuri care satisfac d sin θ = mλ, concentrând energia în ordine spectrale ascuțite. Densitatea de linii mai mare îmbunătățește rezoluția în lungime de undă — de aceea rețelele înlocuiesc prismele în spectrometrele de precizie.

• d sin θ = mλ
• Ordine ascuțite

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

O rețea de difracție are sute de fante paralele strâns depărtate (măsurate în linii per milimetru). Difractează o rețea cu MAI MULTE linii per milimetru lumina spre un unghi mai mare sau mai mic pentru primul vârf luminoos?

Predicții de cântărit

• Unghi mai mare — mai multe linii per mm înseamnă o depărtare mai mică între fante, ceea ce răspândește tiparul de difracție spre un unghi mai larg.
• O rețea mai densă dă un unghi de difracție mai mic.
• Unghiul de difracție nu depinde de liniile per mm.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Linii per mm

Ce măsori:

• Unghiul de ordinul întâi θ (°)

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea grating și apasă Resetează. Lungimea de undă a luminii este 500 nm.
2. Activează citirea unghiului de difracție de ordinul întâi.
3. Setează densitatea de linii a rețelei pentru fiecare încercare și înregistrează unghiul franjei luminoase de ordinul întâi.

Ecuația guvernantă

Ecuația rețelei de difracție — d·sinθ = mλ

O rețea cu pasul fantelor d produce franje luminoase oriunde d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... pentru ordinele succesive). O rețea mai densă (d mai mic, mai multe linii per mm) difractează o lungime de undă dată spre un unghi mai mare.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Pentru o încercare, calculează depărtarea fantelor d = 1/(linii per mm) în mm, apoi rezolvă d·sin θ = λ pentru θ, folosind λ = 500 nm (convertind cu grijă unitățile). Compară cu tabelul.
• Explică de ce o densitate MAI MARE de linii (mai multe linii per mm) înseamnă o depărtare MAI MICĂ a fantelor d, ceea ce — pentru că d·sinθ = λ — cere un unghi MAI MARE θ pentru a satisface aceeași condiție de lungime de undă.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• Rețelele de difracție sunt inima majorității spectrometrelor: lungimi de undă diferite difractează spre unghiuri diferite de pe aceeași rețea, separând spațial spectrul unei surse de lumină pentru analiză. Explică de ce o rețea mai densă (mai multe linii per mm) dă rezoluție MAI BUNĂ în lungime de undă — răspândește un interval dat de lungimi de undă pe un interval unghiular mai larg.
• Curcubeul colorat pe care îl vezi reflectându-se de pe un CD sau DVD este comportament de rețea de difracție — piste de date strâns depărtate ale discului acționează ca o rețea de reflexie. Explică de ce înclinarea unui CD la unghiuri diferite dezvăluie culori diferite cel mai strălucitor.

• 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. Bine ai venit la Rețea
2. Selectează rețeaua
3. Apasă Pornește
4. Ordine spectrale ascuțite
5. Deschide panoul Proprietăți
6. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

Interferență și difracție