Optika

Uklon na enojni reži

Enojna reža razpre svetlobo v širok osrednji maksimum s šibkejšimi stranskimi kraki; prva temna proga je pri a·sinθ = λ.

Uklon na enojni reži — interaktivna simulacija Optika. Enojna reža razpre svetlobo v širok osrednji maksimum s šibkejšimi stranskimi kraki; prva temna proga je pri a·sinθ = λ. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Uklon na enojni reži

Enojna reža razpre svetlobo v širok osrednji maksimum s šibkejšimi stranskimi kraki; prva temna proga je pri a·sinθ = λ.

Enojna odprtina ukloni svetlobo v obliko sinc. Prva temna proga nastane, ko je a sin θ = λ, kar določa kotno širino osrednjega kraka. Ožje reže razširijo vzorec — meja optične ločljivosti in osnova uklonskih mrežic.

• a sin θ = mλ
• Širok osrednji maksimum

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

Svetloba, ki gre skozi ENO samo ozko režo, se prav tako razpre v vzorec na zaslonu (uklon), s svetlim osrednjim pasom, obdanim s šibkejšimi progami. Ali širša reža razpre ta uklonski vzorec bolj ali manj kot ožja?

Predvidevanja za pretehtanje

• Manj — širša reža proizvede ožji, tesneje omejen uklonski vzorec.
• Širša reža razpre vzorec bolj.
• Širina reže ne vpliva na razprtost uklonskega vzorca.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Širina reže a (µm)

Kaj izmeriš:

• Položaj prvega minimuma y (mm)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev single-slit in pritisni Ponastavi. Valovna dolžina svetlobe je 550 nm; zaslon sedi 100 cm od reže.
2. Omogoči odčitek položaja prvega minimuma.
3. Nastavi širino reže za vsak poskus in zabeleži položaj prve temne proge (minimuma).

Vodilna enačba

Prvi uklonski minimum enojne reže — a·sinθ = mλ

Enojna reža širine a proizvede svojo prvo temno progo (minimum) pri kotu/položaju y = λL/a na zaslonu na razdalji L — ISTA oblika formule kot razmak prog dvojne reže, a vodena z lastno širino reže namesto z razmikom med dvema režama.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj y = λL/a z λ = 550 nm, L = 100 cm (pretvori enote, da dobiš y v mm — to je položaj PRVE temne proge, m = 1). Primerjaj s tabelo.
• Primerjaj obliko te formule s formulo razmaka prog dvojne reže, a opazi, da uporablja ŠIRINO ene same reže a namesto razmika med dvema režama. Razloži, zakaj ožja enojna reža proizvede ŠIRŠI osrednji uklonski vzorec — nasprotno intuiciji, a skladno z istim skaliranjem 1/širina.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Ista fizika (ožje odprtine svetlobo močneje uklanjajo) postavlja temeljno mejo, kako ostro se lahko katera koli leča ali teleskop ostri ali loči drobne podrobnosti — uklonska meja. Razloži, zakaj večja odprtina teleskopa (kot širši razmik pri dvojni reži) da ostrejšo ločilno moč, ne zabrisanejše.
• Uklonski vzorec ene same reže ima en osrednji svetel pas s postopoma šibkejšimi stranskimi pasovi; interferenčni vzorec dvojne reže ima mnogo tesno razmaknjenih svetlih prog podobne svetlosti, vseh jezdečih znotraj širšega uklonskega ovoja ene reže. Razloži, zakaj pravi poskus dvojne reže (z režami neničelne širine) dejansko kaže OBE učinka skupaj.

• 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 enojni reži
2. Izberi režo
3. Pritisni Predvajaj
4. Širok osrednji maksimum
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