page1
Tosiasiassa valoaallot menevät myös talon nurkan taakse. Merkittävä ero on kuitenkin mittakaavassa: valoaallot ovat miljoonasosan kokoisia ääniaaltoihin verrattuna. Tästä syystä valon taipuminen talon nurkasta on niin pieni ilmiö, että emme pysty havaitsemaan sitä. Toisaalta voimme havaita ilmiön laittamalla pienen esineen laser säteeseen – syntyy mielenkiintoisia kuvioita esineen taakse. Kuvio aiheutuu valon taipumisesta esineen ympärilä – aivan kuten ääniaallot taipuvat talon nurkasta.
Ymmärtämällä tämän ilmiön käyttäytymistä pääsemme tutkimaan tarkemmin hyvin pieniä asioita. Voimme valon avulla mitata kappaleita, jotka ovat mikro- ja nanometrin kokoluokkaa. Seuraavissa kokeissa pääset esimerkiksi mittaamaan hiuksesi paksuuden diffraktio-ilmiön avulla.
1
Nimi:
Valo – nanomaailman mittanauha
Oletko koskaan ihmetellyt, miksi kuulet jonkun puheen hyvin vaikka hän olisi nurkan takana? Ääniaaltojen kohdatessa rakennuksen nurkan ne jatkavat siitä matkaansa kaikkiin mahdollisiin suuntiin – myös nurkan taakse. Tätä ilmiötä kutsutaan 'diffraktioksi'. Oletkin jo varmasti tietoinen, että valo käyttäytyy myös kuin aallot. Miksi siis emme myös näe nurkan taakse?
diffraktio ja interferenssi| yksi rako
!
Seuraavissa kokeissa on ehdottomasti noudatettava laserturvallisuusohjeita!
Ääniaallot taipuvat talon kulman ympäri
Valmistelut: Tee halkaisijaltaan vähintään 8 cm kokoinen varjostin esimerkiksi kansioon tai laatikkoon liimatusta muistilapusta. Aseta laser-yksikkö hieman yli metrin päähän ja laita se päälle. Asettele laitteisto niin, että laserin valopiste on suurinpiirtein varjostimen keskellä. Sammuta laser ja ota rakolevy varovasti käteen pitäen kiinni sen reunoista. Varo aiheuttamasta sormenjälkiä ja naarmuja. Numeroilla  ja  merkityissä kohdissa on toisessa kapea rako ja toisessa kapea palkki. Nämä ovat kutakuinkin samanlevyisiä.
Mitä huomaat, kun vertaat näitä kahta kuviota?
palkki
Aseta rakolevy niin, että laser-säde osuu keskelle numerossa  olevaa rakoa. Levyn tulisi olla metrin päässä varjostimesta. Piirrä näkemäsi kuvio
dingedienicht
2


laatikkoon . Tämän jälkeen vaihda kapea rako kohdassa  olevaan kapeaan palkkiin. Piirrä myös nyt näkemäsi kuvio laatikkoon . Voit hyödyntää laatikossa olevaa asteikkoa kopioidaksesi oikeassa mittakaavassa.
rako
Diffraktiokuvion pisteiden paikat eli diffraktiokertaluvut voidaan laskea yhtälöllä, joka voidaan muodostaa samaan tapaan kuin kaksoisraon tapauksessa. Yhden raon ja palkin tapauksessa on kuitenkin
darf nicht gesehen werden
Käsittele rakolevyä varoen
3
!
=
laserin aallonpituus( λ)
raon tai viivan leveys( d)
ensimmäisen minimin ja keskipisteen välimatka ( a)
rakolevyn ja varjostimen välimatka ( b)
Ensimmäisen valominimin havaitseminen ei ole aina helppoa. Parantaaksesi mittaustarkkuutta voit mitata keskipisteen molemmilta puolilta toisten minimien välisen matkan ja jakaa sen neljällä.
helpompi laskea valomaksimien sijaan valominimien sijainnit:
1/2
Photonics Explorer | WS 07.2 Diffraktio kapeasta raosta ja palkista