Laserspalte: lys der breder sig

Et lærerigt simulationsspil. Forudsig det mønster, en laser laver gennem en smal spalte: hvor det første mørke bånd falder, hvor bredt det lyse midterbånd er, spaltens bredde, laserens bølgelængde og det andet mørke bånd; skan så skærmen.

DiffraktionLys

LASERSPALTE

Første mørke bånd

Klar
Slå JavaScript til for at tænde laseren. Vejledningen og det gennemregnede eksempel kan stadig læses.
LaserlysLysmålerDin forudsigelseSpalte, skærm og skala
Bølgery = λ·L ÷ a

Tid

0.00 s

t

Bølgelængde

— nm

λ

Spaltebredde

— mm

a

Afstand til skærmen

— m

L

Målerens placering

— mm

y

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at gøre klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig mønsteret på skærmen.

Missionspoint—

Hvert svar skal ramme inden for 2 %: hvert giver 100 point. Rigtigt i første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Laserspalte

  1. Vælg en test, og læs bølgelængden, spaltebredden og afstanden til skærmen på kortet.
  2. Brug y = n·λ·L ÷ a for det n-te mørke bånd, med alle længder i samme enhed.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start. Lyset når skærmen, og så flytter måleren sig udad fra midten.
  4. Sammenlign de orange mærker med de mørke bånd på skærmen og i grafen.

Diffraktion af lys

Lys er også en bølge, men bølgelængden er bitte lille: fra omkring 400 nm for violet til 700 nm for rødt, mindre end en tusindedel millimeter. Derfor breder lys sig kun mærkbart, når det går gennem en næsten lige så smal åbning, fx en spalte på en tiendedel millimeter. På en skærm langt væk giver en spalte et bredt lyst bånd i midten med mørke bånd, hvor lyset fra forskellige dele af spalten udslukker hinanden, og svagere lyse bånd imellem. Det n-te mørke bånd ligger y = n·λ·L ÷ a fra midten: en smallere spalte eller en længere bølgelængde gør mønsteret bredere. Den samme spredning begrænser, hvor skarpt et teleskop eller mikroskop kan se, og den gør det muligt at måle lysets bølgelængde med kun en spalte og en lineal. Du kan selv se det ved at kigge på en kraftig lampe gennem den smalle sprække mellem to fingre.

En afgrænset læringsmodel

Skærmen er langt fra spalten sammenlignet med spaltens bredde, og vinklerne er små, så y = n·λ·L ÷ a. Lysstyrken er (sin β ÷ β)² med β = π·a·y ÷ (λ·L); skærmen viser kvadratroden af den, tættere på det, øjet ser, så de svage bånd stadig kan ses. Tegningen er ikke målfast: strålen er flere meter lang, mønsteret få millimeter. Svar inden for 2 % er rigtige.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.