เกรติงเลี้ยวเบน ช่องเยอะ ยอดคมกว่า

1 · ทำนาย

เกรติงเลี้ยวเบนมีช่องแคบขนานกันแน่นหลายร้อยช่อง (วัดเป็นจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร) เกรติงที่มีเส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่าจะเลี้ยวเบนแสงไปยังมุมที่ใหญ่กว่าหรือเล็กกว่าสำหรับยอดสว่างแรก

• มุมใหญ่กว่า — เส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่าหมายถึงระยะห่างช่องแคบเล็กกว่า ซึ่งกางแบบแผนการเลี้ยวเบนออกไปมุมกว้างกว่า
• เกรติงที่หนาแน่นกว่าให้มุมเลี้ยวเบนเล็กกว่า
• มุมเลี้ยวเบนไม่ขึ้นกับจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ grating แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นแสงคือ 500 nm
2. เปิดค่าแสดงมุมเลี้ยวเบนอันดับที่หนึ่ง
3. ตั้งความหนาแน่นเส้นของเกรติงในแต่ละรอบแล้วบันทึกมุมของแถบสว่างอันดับหนึ่ง

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต sin θ (แกน y) กับจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงผ่านจุดกำเนิดหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณระยะห่างช่อง d = 1/(จำนวนเส้นต่อ mm) เป็น mm แล้วแก้ d·sin θ = λ หา θ โดยใช้ λ = 500 nm (แปลงหน่วยระวัง ๆ) เทียบกับตาราง
2. จงอธิบายว่าทำไมความหนาแน่นเส้นที่สูงขึ้น (เส้นต่อ mm มากกว่า) จึงหมายถึงระยะห่างช่อง d เล็กลง ซึ่งเนื่องจาก d·sinθ = λ จึงต้องการมุม θ ใหญ่ขึ้นเพื่อตอบสนองความยาวคลื่นเดิม

5 · ต่อยอด

1. เกรติงเลี้ยวเบนเป็นหัวใจของสเปกโทรมิเตอร์ส่วนใหญ่ ความยาวคลื่นต่างกันเลี้ยวเบนไปคนละมุมจากเกรติงเดียวกัน แยกสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงออกทางพื้นที่เพื่อวิเคราะห์ อธิบายว่าเหตุใดเกรติงที่หนาแน่นกว่า (เส้นต่อมิลลิเมตรมากกว่า) จึงให้ความละเอียดความยาวคลื่นดีกว่า — มันกางช่วงความยาวคลื่นที่กำหนดออกบนช่วงมุมที่กว้างกว่า
2. รุ้งสีสันที่สะท้อนจากซีดีหรือดีวีดีคือพฤติกรรมเกรติงเลี้ยวเบน — ร่องข้อมูลที่เรียงชิดกันของแผ่นทำตัวเหมือนเกรติงสะท้อน อธิบายว่าเหตุใดการเอียงซีดีคนละมุมจึงเผยสีต่างกันให้สว่างที่สุด

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง