Дифракционные решётки: много щелей, резче пики

1 · Прогноз

У дифракционной решётки сотни плотно стоящих параллельных щелей (меряется штрихами на миллиметр). Решётка с БОЛЬШИМ числом штрихов на мм дифрагирует свет на больший или меньший угол для первого яркого пика?

• Больший угол — больше штрихов на мм значит меньший период щелей, что разворачивает дифракционную картину на более широкий угол.
• Более плотная решётка даёт меньший дифракционный угол.
• Дифракционный угол не зависит от штрихов на мм.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет grating и нажмите «Сброс». Длина волны 500 nm.
2. Включите показание угла дифракции первого порядка.
3. Задайте плотность штрихов решётки для каждой пробы и запишите угол яркой полосы первого порядка.

3 · Сбор данных

Постройте sin θ (ось y) против штрихов на mm (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало координат?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите период решётки d = 1/(штрихов на мм) в мм, затем решите d·sin θ = λ относительно θ, используя λ = 500 нм (аккуратно переводите единицы). Сравните с таблицей.
2. Объясните, почему БОЛЬШАЯ плотность штрихов (больше штрихов на мм) означает МЕНЬШИЙ период d, который — поскольку d·sinθ = λ — требует БОЛЬШЕГО угла θ для того же условия на длину волны.

5 · Развитие

1. Дифракционные решётки — сердце большинства спектрометров: разные длины волн дифрагируют на разные углы от той же решётки, пространственно разделяя спектр источника для анализа. Объясните, почему более плотная решётка (больше штрихов на mm) даёт ЛУЧШЕЕ разрешение по длинам волн — она разворачивает диапазон на более широкий угловой.
2. Цветная радуга, отражающаяся от CD или DVD, — поведение дифракционной решётки: плотные дорожки данных работают отражательной решёткой. Объясните, почему наклон CD под разными углами ярче всего показывает разные цвета.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту