Nhiễu xạ một khe: Một kiểu mẫu khác
1 · Dự đoán
Ánh sáng truyền qua một khe hẹp DUY NHẤT cũng lan truyền thành một hình trên màn (nhiễu xạ), với dải sáng ở giữa được bao quanh bởi các vân mờ hơn. Khe rộng hơn có trải rộng mô hình nhiễu xạ này nhiều hay ít hơn khe hẹp hơn không?
- Ít hơn - một khe rộng hơn tạo ra mẫu nhiễu xạ hẹp hơn, hạn chế hơn.
- Một khe rộng hơn giúp trải rộng mô hình hơn.
- Độ rộng khe không ảnh hưởng đến sự lan truyền của mẫu nhiễu xạ.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước một khe và nhấn Đặt lại. Bước sóng ánh sáng là 550 nm; màn hứng cách khe 100cm.
- Cho phép đọc vị trí tối thiểu đầu tiên.
- Đặt độ rộng khe cho mỗi lần thử và ghi lại vị trí của vân tối đầu tiên (tối thiểu).
3 · Thu thập dữ liệu
| Chiều rộng khe a (µm) | Vị trí tối thiểu đầu tiên y (mm) |
|---|---|
| 20.00 | |
| 40.00 | |
| 60.00 |
Vẽ vị trí tối thiểu đầu tiên y (trục y) so với 1/a (trục x) cho ba lần thử của bạn.
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính y = λL/a sử dụng λ = 550 nm, L = 100 cm (chuyển đổi đơn vị để lấy y tính bằng mm - đây là vị trí của vân tối ĐẦU TIÊN, m = 1). So sánh với bảng.
- So sánh hình dạng của công thức này với công thức viền hai khe, nhưng lưu ý rằng nó sử dụng CHIỀU RỘNG a của khe đơn chứ không phải là khoảng cách giữa hai khe. Giải thích tại sao một khe đơn hẹp hơn tạo ra kiểu nhiễu xạ trung tâm RỘNG HƠN - trái ngược với trực giác, nhưng nhất quán với cùng tỷ lệ 1/chiều rộng.
5 · Gia hạn
- Vật lý tương tự này (khẩu độ hẹp hơn làm nhiễu xạ ánh sáng nhiều hơn) đặt ra giới hạn cơ bản về mức độ sắc nét mà bất kỳ ống kính hoặc kính thiên văn nào có thể lấy nét hoặc phân giải chi tiết nhỏ - giới hạn nhiễu xạ. Giải thích tại sao khẩu độ kính thiên văn lớn hơn (như khoảng cách rộng hơn của khe đôi) mang lại khả năng phân giải sắc nét hơn chứ không bị mờ hơn.
- Hình ảnh nhiễu xạ của một khe đơn có một dải sáng ở giữa với các dải bên mờ dần; vân giao thoa của khe đôi có nhiều vân sáng đặt gần nhau có độ sáng tương tự nhau, tất cả đều nằm trong một đường bao nhiễu xạ một khe rộng hơn. Giải thích tại sao một thí nghiệm khe đôi thực sự (với các khe có chiều rộng khác 0) thực sự cho thấy CẢ HAI hiệu ứng kết hợp.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Nhiễu xạ đơn khe đầu tiên tối thiểu
Một khe có chiều rộng a tạo ra vân tối đầu tiên (tối thiểu) của nó ở góc/vị trí y = λL/a trên màn ở khoảng cách L - công thức CÙNG có hình dạng như khoảng cách giữa hai khe, nhưng bị chi phối bởi chiều rộng của chính khe chứ không phải là sự ngăn cách giữa hai khe.