Fanta laser: lumina care se lărgește

Un joc educativ de simulare. Prezice figura pe care o face un laser printr-o fantă îngustă: unde cade prima franjă întunecată, cât de lată este franja luminoasă centrală, lățimea fantei, lungimea de undă a laserului și a doua franjă întunecată, apoi explorează ecranul.

DifracțieLumină

FANTA LASER

Prima franjă întunecată

Gata
Activează JavaScript ca să aprinzi laserul. Instrucțiunile și exemplul rezolvat rămân lizibile.
Lumina laseruluiLuxmetruPredicția taFantă, ecran și scară
Undey = λ·L ÷ a

Timp

0.00 s

t

Lungime de undă

— nm

λ

Lățimea fantei

— mm

a

Distanța ecranului

— m

L

Poziția luxmetrului

— mm

y

Prezice înainte să pornești

Scrie predicția ta ca să pregătești totul. Pornește rămâne dezactivat până există un răspuns.

Prezice figura de pe ecran.

Scorul misiunii—

Fiecare răspuns trebuie să fie în limita a 2%: fiecare aduce 100 de puncte. Dacă îl nimerești la prima probă primești încă 50. O probă contează imediat ce începe.

✓ Răspuns corect① Din prima

Cum se joacă Fanta laser

  1. Alege o probă și citește lungimea de undă, lățimea fantei și distanța ecranului de pe fișă.
  2. Folosește y = n·λ·L ÷ a pentru a n-a franjă întunecată, cu toate lungimile în aceeași unitate.
  3. Scrie predicția ta și apasă Pornește. Lumina ajunge la ecran, apoi luxmetrul se mută de la centru spre exterior.
  4. Compară semnele portocalii cu franjele întunecate de pe ecran și din grafic.

Difracția luminii

Și lumina este o undă, dar lungimea ei de undă este minusculă: de la aproximativ 400 nm pentru violet la 700 nm pentru roșu, sub o miime de milimetru. Deci lumina se lărgește vizibil doar când trece printr-o deschidere aproape la fel de îngustă, ca o fantă lată de o zecime de milimetru. Pe un ecran îndepărtat, o fantă produce o franjă luminoasă largă în centru, cu franje întunecate acolo unde lumina din părți diferite ale fantei se anulează și franje luminoase mai slabe între ele. A n-a franjă întunecată este la y = n·λ·L ÷ a de centru: o fantă mai îngustă sau o lungime de undă mai mare lărgesc mai mult figura. Aceeași lărgire limitează claritatea unui telescop sau a unui microscop și le permite oamenilor de știință să măsoare lungimea de undă a luminii cu nimic altceva decât o fantă și o riglă. O poți vedea singur privind o lampă luminoasă printr-o fantă îngustă dintre două degete.

Un model de învățare țintit

Ecranul este departe de fantă în comparație cu lățimea ei, iar unghiurile sunt mici, deci y = n·λ·L ÷ a. Luminozitatea este (sin β ÷ β)² cu β = π·a·y ÷ (λ·L); ecranul arată rădăcina ei pătrată, mai apropiată de ce vede ochiul, astfel încât franjele slabe rămân vizibile. Desenul nu este la scară: fasciculul are metri, figura câțiva milimetri. Răspunsurile în limita a 2% sunt corecte.

Schimbând limba îți păstrezi proba, predicția, încercările și desfășurarea.