Дифракційні ґратки: багато щілин, гостріші піки

1 · Прогноз

Дифракційна ґратка має сотні щільно розставлених паралельних щілин (у штрихах на міліметр). Чи дифрагує ґратка з БІЛЬШЕ штрихів на міліметр світло на більший чи менший кут для першого світлого піку?

• Більший кут — більше штрихів на mm означає менший крок між щілинами, що розгортає дифракційну картину на ширший кут.
• Щільніша ґратка дає менший кут дифракції.
• Кут дифракції не залежить від штрихів на mm.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет grating та натисніть «Скинути». Довжина хвилі світла 500 nm.
2. Увімкніть показ кута дифракції першого порядку.
3. Задайте густину штрихів ґратки для кожного заміру та запишіть кут світлої смуги першого порядку.

3 · Збір даних

Побудуйте sin θ (вісь y) проти штрихів на mm (вісь x) для трьох замірів. Чи пряма лінія через початок?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть крок щілин d = 1/(штрихів на mm) у mm, потім розв'яжіть d·sin θ = λ для θ, з λ = 500 nm (обережно конвертуючи одиниці). Порівняйте з таблицею.
2. Поясніть, чому ВИЩА густина штрихів (більше на mm) означає МЕНШИЙ крок щілин d, що — оскільки d·sinθ = λ — вимагає БІЛЬШОГО кута θ, щоб задовольнити ту саму умову довжини хвилі.

5 · Поглиблення

1. Дифракційні ґратки — серце більшості спектрометрів: різні довжини хвиль дифрагують на різні кути від тієї самої ґратки, просторово розділяючи спектр джерела світла для аналізу. Поясніть, чому щільніша ґратка (більше штрихів на mm) дає КРАЩУ роздільність за довжиною хвилі — вона розгортає заданий діапазон довжин хвиль на ширший кутовий діапазон.
2. Кольоровий веселик, який ви бачите у відбитті CD чи DVD — це поведінка дифракційної ґратки — щільно розставлені доріжки даних диска діють як відбивна ґратка. Поясніть, чому нахил CD під різними кутами виявляє різні кольори найяскравіше.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту