Optika

Ohyb na jednej štrbine

Jedna štrbina rozptyľuje svetlo do širokého centrálneho maxima s slabšími bočnými lalokmi; prvý tmavý pás je pri a·sinθ = λ.

Ohyb na jednej štrbine — interaktívna simulácia Optika. Jedna štrbina rozptyľuje svetlo do širokého centrálneho maxima s slabšími bočnými lalokmi; prvý tmavý pás je pri a·sinθ = λ. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Ohyb na jednej štrbine

Jedna štrbina rozkladá svetlo do širokého centrálneho maxima so slabšími bočnými lalokmi; prvý tmavý pás je pri a·sinθ = λ.

Jedna apertúra ohýba svetlo do vzoru tvaru sinc. Prvý tmavý pruh nastáva, keď a sin θ = λ, čo určuje uhlovú šírku centrálneho laloku. Užšie štrbiny rozširujú vzor — limit optického rozlíšenia a základ difrakčných mriežok.

a sin θ = mλ
Široké centrálne maximum

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Svetlo prechádzajúce cez JEDNU úzku štrbinu sa tiež rozkladá do vzoru na plátne (ohyb), so svetlým centrálnym pásom lemovaným slabšími pruhmi. Rozkladá širšia štrbina tento ohybový vzor viac alebo menej než užšia?

Predikcie na zváženie

Menej — širšia štrbina produkuje užší, tesnejšie obmedzený ohybový vzor.
Širšia štrbina rozkladá vzor viac.
Šírka štrbiny neovplyvňuje rozplet ohybového vzoru.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

Šírka štrbiny a (µm)

Čo meriaš:

Poloha prvého minima y (mm)

Ako skúmanie prebieha

Otvor predvolbu jedna štrbina a stlač Resetovať. Vlnová dĺžka svetla je 550 nm; plátno sedí 100 cm od štrbiny.
Zapni odčítanie polohy prvého minima.
Nastav šírku štrbiny pre každý pokus a zaznamenaj polohu prvého tmavého pruhu (minima).

Riadiaca rovnica

Prvé ohybové minimum jednej štrbiny — a·sinθ = mλ

Jedna štrbina so šírkou a produkuje svoj prvý tmavý pruh (minimum) pri uhle/polohu y = λL/a na plátne vo vzdialenosti L — TEN ISTÝ tvar vzorca ako rozostup pruhov dvojštrbiny, ale riadený vlastnou šírkou štrbiny, nie rozostupom medzi dvoma štrbinami.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

Pre jeden pokus vypočítaj y = λL/a s λ = 550 nm, L = 100 cm (prevodiac jednotky na y v mm — toto je poloha PRVÉHO tmavého pruhu, m = 1). Porovnaj s tabuľkou.
Porovnaj tvar tohto vzorca so vzorcom pruhov dvojštrbiny, ale všimni si, že používa šírku JEDNEJ štrbiny a, nie rozostup medzi dvoma štrbinami. Vysvetli, prečo užšia jediná štrbina produkuje ŠIRŠÍ centrálny ohybový vzor — proti intuícii, ale konzistentné s tým istým škálovaním 1/šírka.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

Tá istá fyzika (užšie apertúry viac ohýnajú svetlo) stanovuje fundamentálny limit, ako ostro vie akákoľvek šošovka alebo teleskop zaostriť alebo rozlíšiť jemné detaily — ohybový limit. Vysvetli, prečo väčšia apertúra teleskopu (ako širší rozostup dvojštrbiny) dáva ostrejšiu rozlišovaciu schopnosť, nie rozmazanejšiu.
Ohybový vzor jednej štrbiny má jeden centrálny svetlý pás s postupne slabšími bočnými pásmy; interferenčný vzor dvojštrbiny má mnoho tesne rozostavených svetlých pruhov podobnej jasnosti, všetky jazdiace v širšom ohybovom obale jednej štrbiny. Vysvetli, prečo skutočný experiment dvojštrbiny (so štrbinami nenulovej šírky) v skutočnosti ukazuje OBA efekty kombinované.

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

Vitaj pri jednej štrbine
Vyber štrbinu
Stlač Prehrať
Široké centrálne maximum
Otvor panel Vlastnosti
Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Interferencia a ohyb