レーザーとスリットの遊び方
- テストを選び、カードで波長、スリットの幅、スクリーンまでの距離を読もう。
- n 本目の暗線には y = n·λ·L ÷ a を使い、長さの単位はそろえよう。
- 予想を入力してスタートを押そう。光がスクリーンに届き、それからセンサーが中央から外へ動きます。
- オレンジの印を、スクリーンとグラフの暗線とくらべよう。
光の回折
光も波ですが、波長はとても小さく、紫で約 400 nm、赤で 700 nm、1000分の1 mm にもなりません。そのため光は、ほとんど同じくらいせまいすき間、たとえば幅 0.1 mm のスリットを通るときにしか、はっきりとは広がりません。遠くのスクリーンでは、スリットは中央に幅の広い明るい帯をつくり、スリットのいろいろな部分から来た光が打ち消し合うところに暗線ができ、その間にうすい明るい帯が並びます。n 本目の暗線は中央から y = n·λ·L ÷ a。スリットがせまいほど、また波長が長いほど、模様は広がります。この広がりは望遠鏡や顕微鏡がどこまでくっきり見えるかを決め、またスリットと定規だけで光の波長を測ることもできます。2本の指のすき間から明るい電灯を見ると、自分でも確かめられます。
学習に絞ったモデル
スクリーンはスリットの幅にくらべてとても遠く、角度は小さいので y = n·λ·L ÷ a。明るさは (sin β ÷ β)²、β = π·a·y ÷ (λ·L) です。スクリーンには目の感じ方に近いその平方根を表示しているので、うすい帯も見えます。図の縮尺はちがいます。光の道すじは何 m もありますが、模様は数 mm です。2%以内の答えは正解です。