ஒளியியல்

விளிம்பு விலகல் கட்டமம்

பல திறப்புகள் அதிகபட்சங்களை மெல்லிய ஒளிர் வரிசைகளாக கூர்மைப்படுத்துகின்றன, d·sinθ = mλ — நிறமாலைமானியின் அடிப்படை.

விளிம்பு விலகல் கட்டமம் — ஊடாடும் ஒளியியல் உருவகம். பல திறப்புகள் அதிகபட்சங்களை மெல்லிய ஒளிர் வரிசைகளாக கூர்மைப்படுத்துகின்றன, d·sinθ = mλ — நிறமாலைமானியின் அடிப்படை. நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.

விளிம்பு விலகல் கட்டமம்

பல திறப்புகள் அதிகபட்சங்களை மெல்லிய ஒளிர் வரிசைகளாக d·sinθ = mλ-இல் கூர்மையாக்குகின்றன — நிறமாலைமானியின் அடிப்படை.

N இணை திறப்புகள், d sin θ = mλ-ஐ பூர்த்தி செய்யும் கோணங்களில் ஆக்கமாகக் குறுக்கிட்டு, ஆற்றலை கூர்மையான நிறமாலை வரிசைகளில் குவிக்கின்றன. பிரித்தறியும் திறன் R = mN — அதிக ஒளியூட்டப்பட்ட திறப்புகள் வரிசைகளைக் கூர்மையாக்கி அலைநீள பிரிப்பை மேம்படுத்துகின்றன, இதனால்தான் நெருங்கிய-இடைவெளி கோடுகள் கொண்ட கட்டமங்கள் துல்லிய நிறமாலைமானிகளில் பட்டகங்களுக்கு மாற்றாக வருகின்றன.

• d sin θ = mλ
• கூர்மையான வரிசைகள்

ஆய்வுச் சுருக்கம்

ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்

சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.

இயக்கும் கேள்வி

ஒரு விளிம்பு விலகல் கட்டமத்தில் நூற்றுக்கணக்கான இறுக்கமாக இடம்பெற்ற இணை திறப்புகள் (மில்லிமீட்டருக்கு கோடுகளாக அளக்கப்படுகின்றன) உள்ளன. அதிக கோடுகள் மில்லிமீட்டருக்கு கொண்ட கட்டமம், முதல் பிரகாசமான உச்சத்திற்காக ஒளியை பெரிய அல்லது சிறிய கோணத்திற்கு விளிம்பு விலக்குமா?

நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்

• பெரிய கோணம் — அதிக கோடுகள் மில்லிமீட்டருக்கு என்பது திறப்புகளுக்கு இடையே சிறிய இடைவெளி, இது விளிம்பு விலகல் வடிவத்தை அகலமான கோணத்திற்குப் பரப்புகிறது.
• அடர்த்தியான கட்டமம் சிறிய விளிம்பு விலகல் கோணத்தைத் தரும்.
• விளிம்பு விலகல் கோணம் மில்லிமீட்டருக்கு கோடுகளை சார்ந்திருக்காது.

மாறிகளின் பாத்திரங்கள்

நீங்கள் அமைப்பவை:

• மில்லிமீட்டருக்கு கோடுகள்

நீங்கள் அளப்பவை:

• முதல்-வரிசை கோணம் θ (°)

விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது

1. grating முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். ஒளி அலைநீளம் 500 nm.
2. முதல்-வரிசை விளிம்பு விலகல் கோண வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
3. ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கட்டமத்தின் கோடு அடர்த்தியை அமைத்து, முதல்-வரிசை பிரகாசமான-வரி கோணத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

ஆளும் சமன்பாடு

விளிம்பு விலகல் கட்டமம் சமன்பாடு — d·sinθ = mλ

d திறப்பு இடைவெளி கொண்ட ஒரு கட்டமம், d·sin θ = mλ (வரிசைகளுக்கு m = 1, 2, 3...) எங்கிருந்தும் பிரகாசமான வரிகளை உருவாக்குகிறது. ஒரு அடர்த்தியான கட்டமம் (சிறிய d, மில்லிமீட்டருக்கு அதிக கோடுகள்), ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தை பெரிய கோணத்திற்கு விளிம்பு விலக்குகிறது.

அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது

• ஒரு முயற்சிக்கு, mm-இல் திறப்பு இடைவெளி d = 1/(மில்லிமீட்டருக்கு கோடுகள்) கணக்கிட்டு, பின்னர் λ = 500 nm பயன்படுத்தி (அலகுகளை கவனமாக மாற்றி) d·sin θ = λ க்கு θ-க்காக தீருங்கள். அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
• ஒரு உயர் கோடு அடர்த்தி (மில்லிமீட்டருக்கு அதிக கோடுகள்) என்பது சிறிய திறப்பு இடைவெளி d — d·sinθ = λ என்பதால் — அதே அலைநீள நிபந்தனையை பூர்த்தி செய்ய ஒரு பெரிய கோணம் θ தேவைப்படுவது ஏன் என்று விளக்குங்கள்.

ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது

• விளிம்பு விலகல் கட்டமங்களே பெரும்பாலான நிறமாலைமானிகளின் இதயம்: வெவ்வேறு அலைநீளங்கள் அதே கட்டமத்திலிருந்து வெவ்வேறு கோணங்களுக்கு விளிம்பு விலகுகின்றன, ஒரு ஒளி மூலத்தின் நிறமாலையை பகுப்பாய்வுக்காக இடத்தில் பிரிக்கின்றன. ஒரு அடர்த்தியான கட்டமம் (மில்லிமீட்டருக்கு அதிக கோடுகள்) ஏன் சிறந்த அலைநீள தீர்வைத் தருகிறது — ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீள வரம்பை அகலமான கோண வரம்பில் பரப்புகிறது — என்று விளக்குங்கள்.
• ஒரு CD அல்லது DVD இலிருந்து எதிரொளிக்கும் வண்ண வானவில், விளிம்பு விலகல் கட்டமம் நடத்தை — டிஸ்கின் இறுக்கமாக இடம்பெற்ற தரவு பாதைகள் ஒரு எதிரொளிப்பு கட்டமம் போல செயல்படுகின்றன. ஒரு CD-ஐ வெவ்வேறு கோணங்களில் சாய்ப்பது, வெவ்வேறு நிறங்களை ஏன் மிகப் பிரகாசமாக வெளிப்படுத்துகிறது என்று விளக்குங்கள்.

• 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. விளிம்பு விலகல் கட்டமத்திற்கு வருக
2. கட்டமத்தைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
3. இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
4. கூர்மையான நிறமாலை வரிசைகள்
5. பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
6. செய்துவிட்டீர்கள்!

காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.

ஊடாடும் ஆய்வகத்தைத் திற →

ஆய்வகத் தாளைப் பதிவிறக்கு →

குறுக்கீடு & விளிம்பு விலகல்