光学
单缝衍射
单缝把光展开成宽阔的中央极大与较暗的次极大；第一暗纹在 a·sinθ = λ。
单缝衍射——交互式光学模拟。单缝把光展开成宽阔的中央极大与较暗的次极大；第一暗纹在 a·sinθ = λ。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
单缝衍射
单缝把光展开成宽阔的中央极大与较暗的旁瓣；第一暗纹在 a·sinθ = λ。
单个孔径将光衍射成 sinc 形图样。第一暗纹出现在 a sin θ = λ 处，决定中央极大的角宽度。缝越窄，图样越宽——这是光学分辨率的极限，也是衍射光栅的基础。
- 单缝衍射 a sin θ = mλ
- 宽阔的中央极大
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
穿过单窄缝的光也会在屏幕上传播成图案（衍射），其中明亮的中心带两侧是较暗的边缘。较宽的狭缝是否比较窄的狭缝更多或更少地扩展了衍射图案？
预测权重
- 更少——更宽的狭缝产生更窄、更严格限制的衍射图案。
- 较宽的狭缝使图案更加分散。
- 狭缝宽度不影响衍射图样的扩展。
可变角色
您设置的内容：
- 狭缝宽度a (µm)
您测量的内容：
- 第一个最小位置 y (mm)
调查如何进行
- 打开「单缝衍射：一种不同的模式（single-slit）」预设并按重置。光波长为550nm；屏幕距离狭缝 100 厘米。
- 启用第一暗纹位置读数。
- 设置每次试验的狭缝宽度并记录第一个暗条纹（最小值）的位置。
控制方程
单缝第一衍射最小值 — a·sinθ = mλ
宽度为 a 的单个狭缝在屏幕上距离 L 处的角度/位置 y = λL/a 处产生第一个暗条纹（最小值）——与 double-slit 条纹间距的公式形状相同，但由狭缝自身的宽度而不是两个狭缝之间的间距控制。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验，使用 λ = 550 nm、L = 100 cm 计算 y = λL/a（转换单位以获得以 mm 为单位的 y — 这是第一个暗条纹的位置，m = 1）。与表比较。
- 将此公式的形状与 double-slit 条纹公式进行比较，但请注意，它使用单个狭缝的宽度 a，而不是两个狭缝之间的间距。解释为什么较窄的单缝会产生较宽的中心衍射图案——与直觉相反，但与相同的 1/宽度缩放比例一致。
这在实验室之外的地方表现出来
- 同样的物理原理（孔径越窄，衍射光越多）对任何透镜或望远镜聚焦或解析精细细节的清晰度设定了基本限制——衍射极限。解释为什么更大的望远镜孔径（如 double-slit 更宽的间距）可以提供更清晰的分辨率，而不是更模糊。
- 单缝的绕射图样只有一条中央亮带，两侧带逐渐变暗；双缝的干涉图样则有许多亮度相近、间距紧密的亮纹，全部包裹在更宽的单缝绕射包络之内。请解释为什么真实的双缝实验（缝宽不为零）会同时呈现这两种效应的组合。
- 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
- 欢迎学习单缝衍射
- 选择单缝
- 按播放
- 宽阔的中央极大
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。