Ohyb na jednej štrbine: odlišný typ vzoru

1 · Predikuj

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?

2 · Priprav

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

3 · Zbieraj údaje

Šírka štrbiny a (µm)Poloha prvého minima y (mm)
20.00
40.00
60.00

Zaznamenaj polohu prvého minima y (os y) verzus 1/a (os x) pre svoje tri pokusy.

4 · Analyzuj

  1. 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.
  2. 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.

5 · Rozšír

  1. 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.
  2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

Prvé ohybové minimum jednej štrbiny

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.

← Späť na experiment

Optika

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky