光學
單縫衍射
單縫把光展開成寬闊的中央極大與較暗的旁瓣；第一暗紋在 a·sinθ = λ。
單縫衍射——互動式光學模擬。單縫把光展開成寬闊的中央極大與較暗的旁瓣；第一暗紋在 a·sinθ = λ。 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。
單縫繞射
單縫把光展開成寬闊的中央極大與較暗的旁瓣；第一暗紋在 a·sinθ = λ。
單孔把光繞射成 sinc 形圖樣。第一暗紋出現在 a sin θ = λ，決定中央瓣的角度寬度。縫越窄圖樣越寬——這是光學解析度的極限，也是繞射光柵的基礎。
- 單縫繞射 a sin θ = mλ
- 寬中央最大值
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
穿過單窄縫的光也會在螢幕上傳播成圖案（衍射），其中明亮的中心帶兩側是較暗的邊緣。較寬的狹縫是否比較窄的狹縫更多或更少地擴展了繞射圖案？
預測權重
- 更少——更寬的狹縫產生更窄、更嚴格限制的繞射圖案。
- 較寬的狹縫使圖案更加分散。
- 狹縫寬度不影響繞射圖樣的擴展。
可變角色
您設定的內容：
- 狹縫寬度a (µm)
您測量的內容：
- 第一個最小位置 y (mm)
調查如何進行
- 開啟 single-slit 預設並按下 Reset。光波長為550nm；螢幕距離狹縫 100 公分。
- 啟用第一暗紋位置讀數。
- 設定每次試驗的狹縫寬度並記錄第一個暗條紋（最小）的位置。
控制方程
單縫第一繞射最小值 — a·sinθ = mλ
寬度為 a 的單一狹縫在螢幕上距離 L 處的角度/位置 y = λL/a 處產生第一個暗條紋（最小值）－與 double-slit 條紋間距的公式形狀相同，但由狹縫自身的寬度而非兩個狹縫之間的間距控制。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一次試驗，使用 λ = 550 nm、L = 100 cm 計算 y = λL/a（轉換單位以獲得以 mm 為單位的 y — 這是第一個暗條紋的位置，m = 1）。與表比較。
- 將此公式的形狀與 double-slit 條紋公式進行比較，但請注意，它使用單個狹縫的寬度 a，而不是兩個狹縫之間的間隔。解釋為什麼較窄的單縫會產生較寬的中心衍射圖案——與直覺相反，但與相同的 1/寬度縮放比例一致。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 同樣的物理原理（孔徑越窄，衍射光越多）對任何鏡頭或望遠鏡聚焦或解析精細細節的清晰度設定了基本限制——衍射極限。解釋為什麼更大的望遠鏡孔徑（如 double-slit 更寬的間距）可以提供更清晰的分辨率，而不是更模糊。
- 單縫的繞射圖樣只有一條中央亮帶，兩側帶逐漸變暗；雙縫的干涉圖樣則有許多亮度相近、間距緊密的亮紋，全部包裹在更寬的單縫繞射包絡之內。請解釋為什麼真實的雙縫實驗（縫寬不為零）會同時呈現這兩種效應的組合。
- 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
- 歡迎學習單縫繞射
- 選擇單縫
- 播放
- 寬闊的中央極大
- 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。