Enkelspaltsdiffraktion: En annan typ av mönster

1 · Förutsäg

Ljus som passerar genom en ENDA smal spalt breder också ut sig i ett mönster på en skärm (diffraktion), med ett ljust centralt band omgivet av svagare ränder. Breder en bredare spalt ut detta diffraktionsmönster mer eller mindre än en smalare spalt?

• Mindre — en bredare spalt ger ett smalare, mer sammanträngt diffraktionsmönster.
• En bredare spalt breder ut mönstret mer.
• Spaltbredden påverkar inte diffraktionsmönstrets utbredning.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Enkelspalten och tryck på Återställ. Ljusets våglängd är 550 nm; skärmen ligger 100 cm från spalten.
2. Aktivera avläsningen av positionen för första minimum.
3. Ställ in spaltbredden för varje försök och notera positionen för den första mörka randen (minimum).

3 · Samla data

Rita positionen för första minimum y (y-axeln) mot 1/a (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök y = λL/a med λ = 550 nm, L = 100 cm (omvandla enheter för att få y i mm — detta är positionen för den FÖRSTA mörka randen, m = 1). Jämför med tabellen.
2. Jämför denna formels utseende med formeln för dubbelspaltränder, men notera att den använder den enskilda spaltens BREDD a i stället för ett avstånd mellan två spalter. Förklara varför en smalare enkelspalt ger ett BREDDARE centralt diffraktionsmönster — motsägelsefullt mot intuitionen, men förenligt med samma skalning med 1/bredd.

5 · Utvidga

1. Samma fysik (smalare öppningar diffrakterar ljuset mer) sätter en grundläggande gräns för hur skarpt vilken lins eller vilket teleskop som helst kan fokusera eller urskilja fin detalj — diffraktionsgränsen. Förklara varför en större teleskopöppning (som dubbelspaltens större avstånd) ger skarpare upplösningsförmåga, inte suddigare.
2. Diffraktionsmönstret från en enkelspalt har ett centralt ljust band med successivt svagare sidoband; interferensmönstret från en dubbelspalt har många tätt liggande ljusa ränder med liknande ljusstyrka, alla inom en bredare diffraktionsenvelop från en enkelspalt. Förklara varför ett verkligt dubbelspaltexperiment (med spalter av icke-noll bredd) faktiskt visar BÅDA effekterna kombinerade.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik