การเลี้ยวเบนช่องเดี่ยว แบบแผนต่างชนิด

1 · ทำนาย

แสงผ่านช่องแคบเดี่ยวก็กระจายเป็นแบบแผนบนจอ (การเลี้ยวเบน) มีแถบสว่างส่วนกลางแวดล้อมด้วยแถบจางกว่า ช่องที่กว้างกว่ากระจายแบบแผนเลี้ยวเบนนี้มากกว่าหรือน้อยกว่าช่องที่แคบกว่า

• น้อยกว่า — ช่องที่กว้างกว่าให้แบบแผนเลี้ยวเบนแคบและจำกัดกว่า
• ช่องที่กว้างกว่ากระจายแบบแผนมากกว่า
• ความกว้างช่องไม่กระทบการกระจายของแบบแผนเลี้ยวเบน

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ single-slit แล้วกดรีเซ็ต ความยาวคลื่นแสง 550 nm จออยู่ห่างช่อง 100 cm
2. เปิดค่าแสดงตำแหน่งต่ำสุดแรก
3. ตั้งความกว้างช่องในแต่ละรอบแล้วบันทึกตำแหน่งแถบมืดแรก (ต่ำสุด)

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตตำแหน่งต่ำสุดแรก y (แกน y) กับ 1/a (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ y = λL/a โดยใช้ λ = 550 nm, L = 100 cm (แปลงหน่วยให้ y เป็น mm นี่คือตำแหน่งแถบมืดแถกแรก m = 1) เทียบกับตาราง
2. เทียบรูปร่างสูตรนี้กับสูตรแถบช่องแคบคู่ แต่สังเกตว่ามันใช้ความกว้าง a ของช่องเดี่ยว ไม่ใช่ระยะห่างระหว่างสองช่อง อธิบายว่าเหตุใดช่องเดี่ยวที่แคบกว่าจึงให้แบบแผนเลี้ยวเบนส่วนกลางกว้างกว่า — ตรงข้ามสัญชาตญาณ แต่สอดคล้องกับสเกล 1/ความกว้าง เดียวกัน

5 · ต่อยอด

1. ฟิสิกส์เดียวกันนี้ (รูเปิดแคบกว่าเลี้ยวเบนแสงมากกว่า) กำหนดขีดจำกัดพื้นฐานว่าเลนส์หรือกล้องโทรทรรศน์ใด ๆ โฟกัสหรือแยกรายละเอียดละเอียดได้คมเพียงใด — ขีดจำกัดการเลี้ยวเบน อธิบายว่าเหตุใดรูรับแสงกล้องที่ใหญ่กว่า (เหมือนระยะห่างกว้างกว่าของช่องคู่) จึงให้กำลังแยกคมกว่า ไม่ใช่เบลอกว่า
2. แบบแผนเลี้ยวเบนของช่องเดี่ยวมีแถบสว่างส่วนกลางหนึ่งแถบพร้อมแถบข้างที่จางลงเรื่อย ๆ ส่วนแบบแผนแทรกสอดของช่องคู่มีแถบสว่างชิดกันจำนวนมากความสว่างใกล้กัน ล้วนอยู่ในซองเลี้ยวเบนช่องเดี่ยวที่กว้างกว่า อธิบายว่าเหตุใดการทดลองช่องคู่จริง (ช่องมีความกว้างไม่เป็นศูนย์) จึงแสดงทั้งสองผลรวมกันจริง ๆ

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง