Quang học

Cách tử nhiễu xạ

Nhiều khe làm sắc nét các cực đại thành các bậc sáng hẹp tại d·sinθ = mλ — nguyên lý của máy quang phổ.

Cách tử nhiễu xạ — mô phỏng Quang học tương tác. Nhiều khe làm sắc nét các cực đại thành các bậc sáng hẹp tại d·sinθ = mλ — nguyên lý của máy quang phổ. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Cách tử nhiễu xạ

Nhiều khe làm sắc nét các cực đại thành các bậc sáng mỏng tại d·sinθ = mλ: nền tảng của máy quang phổ.

N khe song song giao thoa tăng cường ở các góc thỏa mãn d sin θ = mλ, tập trung năng lượng vào các bậc phổ sắc nét. Mật độ đường d cao hơn cải thiện độ phân giải bước sóng — lý do cách tử thay thế lăng kính trong máy quang phổ chính xác.

• d sin θ = mλ
• Các bậc rõ ràng

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một cách tử nhiễu xạ có hàng trăm khe song song cách đều nhau (được đo bằng số dòng trên milimet). Cách tử có NHIỀU vạch trên milimet có làm nhiễu xạ ánh sáng đến góc lớn hơn hay nhỏ hơn đối với đỉnh sáng đầu tiên không?

Dự đoán cân nặng

• Góc lớn hơn - nhiều vạch trên mm hơn có nghĩa là khoảng cách giữa các khe nhỏ hơn, giúp trải rộng mô hình nhiễu xạ sang một góc rộng hơn.
• Cách tử dày đặc hơn cho góc nhiễu xạ nhỏ hơn.
• Góc nhiễu xạ không phụ thuộc vào số vạch trên mm.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Số dòng trên mỗi mm

Những gì bạn đo lường:

• Góc bậc nhất θ (°)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước cách tử và nhấn Đặt lại. Bước sóng ánh sáng là 500 nm.
2. Cho phép đọc góc nhiễu xạ bậc nhất.
3. Đặt mật độ đường cách tử cho mỗi lần thử và ghi lại góc rìa sáng bậc nhất.

phương trình điều khiển

Phương trình cách tử nhiễu xạ — d·sinθ = mλ

Cách tử có khoảng cách khe d tạo ra các vân sáng ở bất kỳ vị trí nào d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... đối với các bậc liên tiếp). Cách tử dày đặc hơn (d nhỏ hơn, nhiều vạch trên mm) làm nhiễu xạ một bước sóng nhất định đến một góc lớn hơn.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính khoảng cách giữa các khe d = 1/(đường trên mm) tính bằng mm, sau đó giải d·sin θ = λ cho θ, sử dụng λ = 500 nm (chuyển đổi đơn vị một cách cẩn thận). So sánh với bảng.
• Giải thích tại sao mật độ vạch CAO HƠN (nhiều vạch trên mm) có nghĩa là khoảng cách khe d NHỎ HƠN, mà - vì d·sinθ = λ - yêu cầu góc LỚN HƠN θ để thỏa mãn cùng điều kiện bước sóng.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Cách tử nhiễu xạ là trái tim của hầu hết các máy quang phổ: các bước sóng khác nhau nhiễu xạ theo các góc khác nhau từ cùng một cách tử, phân tách không gian quang phổ của nguồn sáng để phân tích. Giải thích tại sao cách tử dày đặc hơn (nhiều vạch trên mm) cho độ phân giải bước sóng TỐT HƠN - nó trải rộng một phạm vi bước sóng nhất định trên phạm vi góc rộng hơn.
• Cầu vồng đầy màu sắc mà bạn nhìn thấy phản chiếu trên đĩa CD hoặc DVD là hiện tượng cách tử nhiễu xạ - các rãnh dữ liệu có khoảng cách gần nhau của đĩa hoạt động giống như cách tử phản xạ. Giải thích tại sao nghiêng đĩa CD ở các góc khác nhau sẽ cho thấy các màu sắc khác nhau sáng nhất.

• 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

1. Chào mừng đến cách tử
2. Chọn cách tử
3. Nhấn Phát
4. Bậc phổ sắc nét
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Giao Thoa & Nhiễu Xạ