page2
varjostin
α
d
λ
rakolevy
α
b
a
ensimmäinen diffraktiokertaluku
keskipiste
2/2
Edellä tutkittuja valon muodostamia kuvioita kutsutaan diffraktiokuvioiksi. Ne muodostuvat kahden eri fysikaalisen ilmiön seurauksena: 1. Diffraktio. Valon läpäistyä kapean raon se ei jatka kulkuaan suoraviivaisesti vaan ikään kuin levittäytyy, muuten näkisimme varjostimella vain rakojen verran pisteitä. 2. Interferenssi. Kummastakin raosta levittäytyvä aalto interferoi keskenään. Muuten varjostimella nähtäisiin vain rakoja kohtisuorassa oleva kirkas viiva. Pienet pisteet, jotka näkyvät keskipisteen ympärillä ovat diffraktiokertalukuja ja ne numeroidaan yleensä keskeltä ulospäin.
Miksi diffraktiokuviossa on kirkkaita ja tummia alueita?
Pienillä trigonometrisillä laskutoimituksilla on helppo laskea, missä kaikkialla raon läpi tulevat aallot interferoivat toisiaan vahvistavasti. Vasemman puoleisessa kuvassa on esitetty ensimmäisen kertaluvun eli keskipisteestä seuraavan pisteen muodostuminen. Jos katsomme tarkemmin oikeanpuoleista kuvaa, huomamme, että kulma α esiintyy kuviossa kahdesti. Itse asiassa koko yhtenäisellä viivalla piirretty kolmio on samankaltainen isomman, katkoviivoitetun kolmion kanssa (piirros ei ole mittakaavassa! b on paljon suurempi kuin a).
Todellisuudessa katkoviivoitettu kolmio on paljon piirroksessa kuvattua suurempi. Tästä huolimatta näiden kahden kolmion samankaltaisuuden takia on tähän kokeeseen liittyvien neljän suureen välille helppo
hienen
=
Osan yhtälön suureista pystyt mittamaan suoraan. Rakojen  ja  rakoleveydet on ilmoitettu alla olevassa taulukossa. Toista edellinen koe kummallakin kaksoisraolla, mittaa tarvittavat suureet ja määritä laserin
rako
80 µm
200 µm
λ
a
b
d
Mikään mittaus ei ole kuitenkaan koskaan täydellinen! Minkä asioiden arvelisit rajoittavan
mittaustarkkuutta sinun kokeessasi?
Nimi:
diffraktio ja interferenssi | kaksoisrako
4
?
+
=
+
=
– λ
1
2
aallonpituus ( λ)
rakoväli ( d)
5
?
rakolevy
Vahvistava ja heikentävä interferenssi
6
7
?


muodostaa yksinkertainen yhtälö. Jokainen suure vastaa yhtä yhtä kolmioiden sivuista. Muodosta tämä yhtälö:
aallonpituus (λ) kummankin kaksoisrakomittauksen osalta! Mieti kuitenkin ennen kokeen suorittamista voitko jollain tavalla hyödyntää muitakin kokeessa esiintyviä kirkkaita pisteitä tarkemman mittaustuloksen saamiseksi...
varjostin
Photonics Explorer | WS 07.1 Diffraktio kaksoisraossa
λ
Kaksoisraon jälkeen muodostuvat aaltorintamat