光學
衍射光柵
多縫使極大成為 d·sinθ = mλ 處的細亮級次——這是光譜儀的基礎。
衍射光柵——互動式光學模擬。多縫使極大成為 d·sinθ = mλ 處的細亮級次——這是光譜儀的基礎。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
繞射光柵
多縫使極大變成 d·sinθ = mλ 處的細亮級次——這是光譜儀的基礎。
N 條平行縫在滿足 d sin θ = mλ 的角度建設性干涉，把能量集中成銳利的譜級。線密度越高，波長解析度越好——這正是精密光譜儀中光柵取代稜鏡的原因。
- 繞射光柵方程 d sin θ = mλ
- 清晰的階數
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
繞射光柵具有數百條排列緊密的平行狹縫（以每毫米線數來衡量）。每毫米線數更多的光柵，會使第一亮紋在更大的角度還是更小的角度處出現？
預測權重
- 更大的角度－每毫米更多的線意味著狹縫之間的間距更小，從而將衍射圖樣擴展到更寬的角度。
- 光柵越密集，衍射角越小。
- 衍射角不取決於每毫米線數。
可變角色
您設定的內容：
- 每毫米線數
您測量的內容：
- 一階角 θ (°)
調查如何進行
- 打開光柵預設並按下重設。光波長為500 nm。
- 啟用一級繞射角讀數。
- 為每次試驗設定光柵的線密度，並記錄一級亮紋角度。
控制方程
衍射光柵方程 — d·sinθ = mλ
狹縫間距為 d 的光柵在 d·sin θ = mλ（對於連續級數，m = 1, 2, 3...）處都會產生明亮的條紋。更密集的光柵（d更小，每毫米線數更多）將給定的波長衍射到更大的角度。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一次試驗，計算狹縫間距 d = 1/（每毫米線數）（以毫米為單位），然後使用 λ = 500 nm（仔細轉換單位）求解 d·sin θ = λ 以獲得 θ。與表比較。
- 解釋為什麼更高的線密度（每毫米更多的線）意味著更小的狹縫間距 d，因為 d·sinθ = λ 需要更大的角度 θ 來滿足相同的波長條件。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 衍射光柵是大多數光譜儀的核心：不同的波長從同一光柵衍射到不同的角度，在空間上分離光源的光譜以進行分析。解釋為什麼更密集的光柵（每毫米更多的線）可以提供更好的波長解析度——它將給定的波長範圍擴展到更寬的角度範圍。
- 你在CD或DVD表面看到的絢麗彩虹反射，正是繞射光柵的表現——光碟上緊密排列的資料軌道就像一個反射光柵。請解釋為什麼以不同角度傾斜CD，會讓不同顏色最鮮明地顯現出來。
- 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
- 歡迎學習繞射光柵
- 選擇光柵
- 播放
- 銳利的光譜級次
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。