Kırınım Izgaraları: Birçok Yarık, Daha Keskin Tepeler
1 · Tahmin Et
Bir kırınım ızgarası yüzlerce sıkı aralıklı paralel yarığa sahiptir (milimetre başına çizgi olarak ölçülür). Milimetre başına DAHA FAZLA çizgi içeren bir ızgara, ilk parlak tepe noktası için ışığı daha büyük bir açıya mı yoksa daha küçük bir açıya mı dağıtır?
- Daha büyük açı — mm başına daha fazla çizgi, yarıklar arasında daha küçük bir aralık anlamına gelir, bu da kırınım desenini daha geniş bir açıya yayar.
- Daha yoğun bir ızgara, daha küçük bir kırınım açısı sağlar.
- Kırınım açısı mm başına çizgilere bağlı değildir.
2 · Kurulum
- Izgara ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Işığın dalga boyu 500 nm'dir.
- Birinci dereceden kırınım açısı okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için ızgaranın çizgi yoğunluğunu ayarlayın ve birinci dereceden parlak saçak açısını kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Mm başına satırlar | Birinci dereceden açı θ (°) |
|---|---|
| 200 | |
| 300 | |
| 400 |
Üç denemeniz için sin θ'yı (y ekseni) mm başına düşen çizgilere (x ekseni) göre çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?
4 · Analiz et
- Bir deneme için, yarık aralığını d = 1/(mm başına çizgiler) mm cinsinden hesaplayın, ardından λ = 500 nm'yi kullanarak (birimleri dikkatlice dönüştürerek) θ için d·sin θ = λ'yı çözün. Tabloyla karşılaştırın.
- DAHA YÜKSEK bir çizgi yoğunluğunun (mm başına daha fazla çizgi) neden DAHA KÜÇÜK yarık aralığı d anlamına geldiğini açıklayın; bu - d·sinθ = λ olduğundan - aynı dalga boyu koşulunu karşılamak için DAHA BÜYÜK bir θ açısı gerektirir.
5 · Uzat
- Kırınım ızgaraları çoğu spektrometrenin kalbidir: farklı dalga boyları aynı ızgaradan farklı açılara kırılır ve bir ışık kaynağının spektrumunu analiz için mekansal olarak ayırır. Daha yoğun bir ızgaranın (mm başına daha fazla çizgi) neden DAHA İYİ dalga boyu çözünürlüğü sağladığını açıklayın; belirli bir dalga boyu aralığını daha geniş bir açısal aralığa yayar.
- Bir CD veya DVD'den yansıdığını gördüğünüz renkli gökkuşağı kırınım ızgarası davranışıdır; diskin yakın aralıklı veri izleri bir yansıma ızgarası gibi davranır. Bir CD'yi farklı açılardan eğdiğinizde neden farklı renklerin en parlak şekilde ortaya çıktığını açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Kırınım Izgarası Denklemi
Yarık aralığı d olan bir ızgara, d·sin θ = mλ (ardışık sıralar için m = 1, 2, 3...) olduğunda parlak saçaklar üretir. Daha yoğun bir ızgara (daha küçük d, mm başına daha fazla çizgi) belirli bir dalga boyunu daha büyük bir açıya kırar.