ทัศนศาสตร์
เกรติงเลี้ยวเบน
ช่องแคบจำนวนมากทำให้แถบสว่างสูงสุดคมชัดขึ้นเป็นแถบลำดับที่บางที่ d·sinθ = mλ — ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของสเปกโตรมิเตอร์
เกรติงเลี้ยวเบน — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ ช่องแคบจำนวนมากทำให้แถบสว่างสูงสุดคมชัดขึ้นเป็นแถบลำดับที่บางที่ d·sinθ = mλ — ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของสเปกโตรมิเตอร์ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
เกรติงเลี้ยวเบน
ช่องแคบจำนวนมากทำให้แถบสูงสุดคมชัดเป็นลำดับสว่างบางที่ d·sinθ = mλ — พื้นฐานของสเปกโตรมิเตอร์
ช่องแคบขนาน N ช่องแทรกสอดกันแบบเสริมที่มุมซึ่งเป็นไปตาม d sinθ = mλ ทำให้พลังงานรวมตัวเป็นลำดับสเปกตรัมที่คมชัด ความหนาแน่นเส้น d ที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มกำลังแยกความยาวคลื่น—เหตุผลที่เกรตติงมาแทนที่ปริซึมในสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูง
- d sin θ = mλ
- ลำดับคมชัด
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
เกรติงเลี้ยวเบนมีช่องแคบขนานกันแน่นหลายร้อยช่อง (วัดเป็นจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร) เกรติงที่มีเส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่าจะเลี้ยวเบนแสงไปยังมุมที่ใหญ่กว่าหรือเล็กกว่าสำหรับยอดสว่างแรก
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- มุมใหญ่กว่า — เส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่าหมายถึงระยะห่างช่องแคบเล็กกว่า ซึ่งกางแบบแผนการเลี้ยวเบนออกไปมุมกว้างกว่า
- เกรติงที่หนาแน่นกว่าให้มุมเลี้ยวเบนเล็กกว่า
- มุมเลี้ยวเบนไม่ขึ้นกับจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- จำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร
สิ่งที่คุณวัด:
- มุมอันดับแรก θ (°)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ grating แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นแสงคือ 500 nm
- เปิดค่าแสดงมุมเลี้ยวเบนอันดับที่หนึ่ง
- ตั้งความหนาแน่นเส้นของเกรติงในแต่ละรอบแล้วบันทึกมุมของแถบสว่างอันดับหนึ่ง
สมการควบคุม
สมการเกรติงเลี้ยวเบน — d·sinθ = mλ
เกรตติงที่มีระยะห่างช่อง d ให้แถบสว่างทุกที่ที่ d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... สำหรับลำดับถัดไป) เกรตติงที่หนาแน่นกว่า (d เล็ก เส้นต่อ mm มากกว่า) เลี้ยวเบนความยาวคลื่นที่กำหนดไปที่มุมที่ใหญ่กว่า
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณระยะห่างช่อง d = 1/(จำนวนเส้นต่อ mm) เป็น mm แล้วแก้ d·sin θ = λ หา θ โดยใช้ λ = 500 nm (แปลงหน่วยระวัง ๆ) เทียบกับตาราง
- จงอธิบายว่าทำไมความหนาแน่นเส้นที่สูงขึ้น (เส้นต่อ mm มากกว่า) จึงหมายถึงระยะห่างช่อง d เล็กลง ซึ่งเนื่องจาก d·sinθ = λ จึงต้องการมุม θ ใหญ่ขึ้นเพื่อตอบสนองความยาวคลื่นเดิม
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- เกรติงเลี้ยวเบนเป็นหัวใจของสเปกโทรมิเตอร์ส่วนใหญ่ ความยาวคลื่นต่างกันเลี้ยวเบนไปคนละมุมจากเกรติงเดียวกัน แยกสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงออกทางพื้นที่เพื่อวิเคราะห์ อธิบายว่าเหตุใดเกรติงที่หนาแน่นกว่า (เส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่า) จึงให้ความละเอียดความยาวคลื่นดีกว่า — มันกางช่วงความยาวคลื่นที่กำหนดออกบนช่วงมุมที่กว้างกว่า
- รุ้งสีสันที่สะท้อนจากซีดีหรือดีวีดีคือพฤติกรรมเกรติงเลี้ยวเบน — ร่องข้อมูลที่เรียงชิดกันของแผ่นทำตัวเหมือนเกรติงสะท้อน อธิบายว่าเหตุใดการเอียงซีดีคนละมุมจึงเผยสีต่างกันให้สว่างที่สุด
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ เกรตติง
- เลือกเกรติง
- กดเล่น
- อันดับสเปกตรัมที่คมชัด
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ