Laserspalte: lys som sprer seg

Et læringsspill med simulering. Forutsi mønsteret en laser lager gjennom en smal spalte: hvor det første mørke båndet havner, hvor bredt det lyse midtbåndet er, spaltens bredde, laserens bølgelengde og det andre mørke båndet; skann så skjermen.

DiffraksjonLys

LASERSPALTE

Første mørke bånd

Klar
Slå på JavaScript for å skru på laseren. Instruksjonene og det gjennomregnede eksempelet kan fortsatt leses.
LaserlysLysmålerForutsigelsen dinSpalte, skjerm og skala
Bølgery = λ·L ÷ a

Tid

0.00 s

t

Bølgelengde

— nm

λ

Spaltebredde

— mm

a

Avstand til skjermen

— m

L

Målerens plass

— mm

y

Forutsi før du starter

Skriv prediksjonen din for å gjøre alt klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi mønsteret på skjermen.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første kjøring gir 50 ekstra. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Laserspalte

  1. Velg en test og les bølgelengden, spaltebredden og avstanden til skjermen på kortet.
  2. Bruk y = n·λ·L ÷ a for det n-te mørke båndet, med alle lengder i samme enhet.
  3. Skriv prediksjonen din og trykk Start. Lyset når skjermen, så flytter måleren seg utover fra midten.
  4. Sammenlign de oransje merkene med de mørke båndene på skjermen og i grafen.

Diffraksjon av lys

Lys er også en bølge, men bølgelengden er bitteliten: fra omtrent 400 nm for fiolett til 700 nm for rødt, mindre enn en tusendels millimeter. Derfor sprer lys seg bare merkbart når det går gjennom en nesten like smal åpning, som en spalte på en tidels millimeter. På en skjerm langt unna lager en spalte et bredt lyst bånd i midten, med mørke bånd der lyset fra ulike deler av spalten slokker hverandre, og svakere lyse bånd imellom. Det n-te mørke båndet ligger y = n·λ·L ÷ a fra midten: en smalere spalte eller en lengre bølgelengde gjør mønsteret bredere. Den samme spredningen begrenser hvor skarpt et teleskop eller mikroskop kan se, og den gjør det mulig å måle lysets bølgelengde med bare en spalte og en linjal. Du kan se det selv ved å se på en sterk lampe gjennom den smale sprekken mellom to fingre.

En avgrenset læringsmodell

Skjermen er langt fra spalten sammenlignet med spaltebredden, og vinklene er små, så y = n·λ·L ÷ a. Lysstyrken er (sin β ÷ β)² med β = π·a·y ÷ (λ·L); skjermen viser kvadratroten av den, nærmere det øyet ser, så de svake båndene synes. Tegningen er ikke i målestokk: strålen er flere meter lang, mønsteret noen få millimeter. Svar innenfor 2 % er riktige.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.