Optika

Uklonska mrežica

Veliko število rež zaostri maksimume v tanke svetle redove pri d·sinθ = mλ — osnova spektrometra.

Uklonska mrežica — interaktivna simulacija Optika. Veliko število rež zaostri maksimume v tanke svetle redove pri d·sinθ = mλ — osnova spektrometra. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Uklonska mrežica

Veliko število rež zaostri maksimume v tanke svetle redove pri d·sinθ = mλ — osnova spektrometra.

N vzporednih rež interferira konstruktivno pri kotih, ki zadoščajo d sin θ = mλ, in stiska energijo v ostre spektralne redove. Višja gostota črt izboljša ločljivost valovnih dolžin — zato mrežice v preciznih spektrometrih nadomestijo prizme.

• d sin θ = mλ
• Ostri redovi

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Uklonska mrežica ima stotine tesno razmaknjenih vzporednih rež (merjeno v črtah na milimeter). Ali mrežica z VEČ črtami na milimeter uklanja svetlobo na večji ali manjši kot za prvi svetli vrh?

Predvidevanja za pretehtanje

• Večji kot — več črt na mm pomeni manjši razmik med režami, kar razpre uklonski vzorec na širši kot.
• Gostejša mrežica da manjši uklonski kot.
• Uklonski kot ni odvisen od črt na mm.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Črte na mm

Kaj izmeriš:

• Kot prvega reda θ (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev grating in pritisni Ponastavi. Valovna dolžina svetlobe je 500 nm.
2. Omogoči odčitek kota uklona prvega reda.
3. Nastavi gostoto črt mrežice za vsak poskus in zabeleži kot svetle proge prvega reda.

Vodilna enačba

Enačba uklonske mrežice — d·sinθ = mλ

Mrežica z razmikom rež d proizvede svetle proge, kjer koli d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3… za zaporedne rede). Gostejša mrežica (manjši d, več črt na mm) uklanja dano valovno dolžino na večji kot.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj razmik rež d = 1/(črte na mm) v mm, nato reši d·sin θ = λ za θ, z λ = 500 nm (previdno s pretvorbo enot). Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj VIŠJA gostota črt (več črt na mm) pomeni MANJŠI razmik rež d, kar — ker je d·sinθ = λ — zahteva VEČJI kot θ, da izpolni isti pogoj valovne dolžine.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Uklonske mrežice so srce večine spektrometrov: različne valovne dolžine se uklanjajo na različne kote iz iste mrežice, prostorsko ločijoč spekter svetlobnega vira za analizo. Razloži, zakaj gostejša mrežica (več črt na mm) da BOLJŠO ločljivost valovnih dolžin — razpre dano območje valovnih dolžin čez širše kotno območje.
• Barvita mavrica, ki se ti odbija s CD-ja ali DVD-ja, je obnašanje uklonske mrežice — tesno razmaknjene podatkovne steze diska delujejo kot odbojna mrežica. Razloži, zakaj nagibanje CD-ja pod različnimi koti razkrije različne barve najbolj svetle.

• 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. Dobrodošli pri mrežici
2. Izberi mrežico
3. Pritisni Predvajaj
4. Ostri spektralni redovi
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Interferenca in uklon