Gràtaichean diffraction - duilgheadasan agus fuasglaidhean
1. Tha greideal anns a bheil 4000 sliotan gach ceudameatair air a shoillseachadh le solas aon-dathach agus a’ toirt a-mach an loidhne shoilleir den dàrna òrdugh aig ceàrn 30°. Dè an tonn-fhaid a th’ aig an t-solas a thathar a’ cleachdadh? (1 Å = 10 -10 m)
Aithnichte:
An t-astar eadar na sliotan (d) = 1 / (4000 sliotan / cm) = 0.00025 cm = 2.5 x 10-4 cm = 2.5 x 10-6 meatairean
Òrdugh (n) = 2
Sin 30 o = 0.5
1 Å = 10⁻⁴ -10⁻⁴ m
A dhìth: Tonn-fhad an t-solais (λ)
fuasgladh:
2. Bidh solas aon-dathach le tonn-fhaid de 2.5 × 10⁻⁶ m a’ bualadh air greideal anns a bheil 10,000 sliotan/cm. Obraich a-mach suidheachadh ceàrnach na loidhne shoilleire den dàrna òrdugh.
Aithnichte:
An t-astar eadar na sliotan (d) = 1 / (10,000 sliotan / cm) = 0.0001 cm = 1 x 10-4 cm = 1 x 10-6 m
Òrdugh (n) = 2
Tonn-fhad (λ) = 2.5 x 10⁻⁶ m
A dhìth: Ceàrn (θ)
fuasgladh:
3. Bidh solas aon-dathach le tonn-fhaid de 5.10⁻⁶ m a’ bualadh air greideal. Tha an t- astar eadar an t-sliseag agus an sgrion-seallaidh 2 m, agus tha an t- astar eadar an iomall treas -òrdugh agus an iomall meadhanach 150 cm. Obraich a-mach an t-astar eadar na sliotan.
Aithnichte:
Tonn-fhad (λ) = 5 x 10⁻⁶ m
l = 2 m
n = 3
y = 150 cm = 1.5 m
A dhìth: astar eadar na sliotan
fuasgladh:
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1.5 / 2 = 0.75 = 75 x 10 -2
Astar eadar na sliotan:
d sin θ = n λ
d (75.10 -2 ) = (3)(5.10 -7 )
d (75.10 -2 ) = 15.10 -7
d = (15.10 -7 ) / (75.10 -2 )
d = (15/75).10 -5
d = (1/5)(10-5 ) m
d = (0.2)(10-5 ) m
d = 2.10 -6 m
4. Bidh solas aon-dathach le tonn-fhaid de 500 nm (1 nano = 10⁻⁶ ) a’ bualadh air greideal agus a’ gineadh loidhne shoilleir den cheathramh òrdugh aig ceàrn 30°. Obraich a-mach an àireamh de shliotan gach ceudameatair.
Aithnichte:
Tonn-fhad (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 o
n = 4
A dhìth: àireamh de shliotan gach ceudameatair
fuasgladh:
Astar eadar na sliotan:
d sin θ = n λ
d(sin 30 o ) = (4)(5.10 -7 )
d (0.5) = 20.10 -7
d = (20.10 -7 ) / 0.5
d = 40.10 -7
d = 4.10 -6 m
Àireamh de shliotan gach ceudameatair:
x = 1 / 4.10 -6 m
x = 0.25.10⁶ / m
x = 0.25.10 6 / 10 2 cm
x = 0.25.10³ / cm
x = 25.10³ / cm
x = 2500 / cm
5. Bidh solas aon-dathach le tonn-fhaid de 500 nm (1 nm = 10⁻⁶ m ) a’ bualadh air greideal agus a’ gineadh an loidhne shoilleir den dàrna òrdugh aig ceàrn 30°. Obraich a-mach an àireamh de shliotan gach ceudameatair.
Aithnichte:
Tonn-fhad (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 o
n = 2
A dhìth: àireamh de shliotan gach ceudameatair
fuasgladh:
Astar eadar na sliotan:
d sin θ = n λ
d(sin 30 o ) = (2)(5.10 -7 )
d (0.5) = 10.10 -7
d = (10.10 -7 ) / 0.5
d = 20.10 -7
d = 2.10 -6 m
Àireamh de shliotan gach ceudameatair:
x = 1 / d
x = 1 / 2.10 -6 m
x = 0.5.10 6 / 1 m
x = 0.5.10 6 / 10 2 cm
x = 0.5.10³ / cm
x = 5.10³ / cm
x = 5000 / cm
20 ceist is freagairt bun-bheachdail mu ghrèata diffraction:
1. Ceist: Dè a th’ ann an grèata diffraction?
Freagairt: 'S e pàirt optaigeach le structar ùineil a th' ann an grèata diffraction, a bhios a' sgoltadh agus a' diffractionachadh solais ann an grunn ghathan a' siubhal ann an diofar stiùiridhean.
2. Ceist: Dè an diofar a tha eadar grèata diffraction agus sliotan dùbailte?
Freagairt: Ged a bhios an dà chuid ag adhbhrachadh diffraction, tha mòran a bharrachd sliotan (no loidhnichean) aig greideal gach aonad faid, a’ toirt a-mach barrachd ghathan diffractionach agus dealachadh speactram nas soilleire.
3. Ceist: Carson a tha na beàrnan eadar loidhnichean grèata deatamach?
Freagairt: Bidh na h-astaran eatorra a’ dearbhadh nan ceàrnan aig a bheil diofar thonnan solais air an ath-bhristeadh, agus mar sin a’ toirt buaidh air rùn agus soilleireachd an speactram a thèid a thoirt a-mach.
4. Ceist: Ciamar a tha ceàrn an difraction co-cheangailte ri tonn-fhaid an t-solais?
Freagairt: Tha an dàimh air a thoirt seachad leis a’ cho-aontar greata: ��=�sin� , far a bheil an òrdugh diffraction, an tonn-fhaid, an t-astar eadar a’ ghreata, agus ceàrn an diffraction.
6. Ceist: Carson a tha diofar dhathan/tonn-fhaid eadar-dhealaichte aig diofar cheàrnan?
Freagairt: Leis gu bheil ceàrn an difraction ( ) dìreach co-rèireach ris an tonn-fhaid ( ), bidh tonnan-fada nas fhaide (leithid dearg) a’ difractionadh nas motha na tonnan nas giorra (leithid gorm).
7. Ceist: Ciamar a bheir àrdachadh ann an àireamh nan sliotan (no loidhnichean) ann an grèata diffraction buaidh air a’ phàtran?
Freagairt: Bidh àrdachadh ann an àireamh nan sliotan a’ geurachadh na h-uimhir diffraction, a’ neartachadh rùn an speactram.
8. Ceist: Dè tha air a chiallachadh le cumhachd fuasglaidh greideal?
Freagairt: Is e comas fuasglaidh comas a’ ghreata eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar dà thonnan-fhaid dlùth ri chèile. Bidh e ag àrdachadh le barrachd loidhnichean agus òrdughan diffraction nas àirde.
9. Ceist: An gabh grèataichean diffraction a chleachdadh le seòrsachan eile de thonnan a bharrachd air solas?
Freagairt: 'S e, faodar an cleachdadh le rud sam bith a tha a' tachairt ann an tonn, a' gabhail a-steach tonnan fuaim agus ghathan-X.
10. Ceist: Dè an diofar a tha eadar grèata tar-chuir agus grèata meòrachaidh?
Freagairt: Ann an greideal tar-chuir, bidh solas a’ dol tron stuth greideal, ach ann an greideal meòrachaidh, tha solas air a mheòrachadh far uachdar a’ ghreideal.
11. Ceist: Dè a th’ ann an grèataichean lasrach?
Freagairt: Is e grèataichean meòrachaidh a th’ ann an grèataichean lasrach far a bheil na claisean ceàrnach (no lasrach) gus a’ mhòr-chuid den lùth a stiùireadh gu òrdugh diffraction sònraichte, a’ leasachadh èifeachdais.
12. Ceist: Carson a tha dùmhlachd clais (loidhnichean gach mm) ann an grèata cudromach?
Freagairt: Bidh dùmhlachd nan claisean a’ dearbhadh sgapadh agus rùn a’ ghrèata. Mar as trice bidh dùmhlachd claisean nas àirde a’ leantainn gu rùintean nas àirde.
13. Ceist: Ciamar a chruthaicheas grèata speactram?
Freagairt: Nuair a bhios solas geal ag eadar-obrachadh le greideal, bidh gach tonn-fhaid a’ difractadh aig ceàrn sònraichte, gan sgaoileadh a-mach gu spàsail gus speactram a thoirt gu buil.
14. Ceist: Carson a dh’ fhaodadh òrdughan nas àirde de dh’fhreachadh a bhith a’ dol thairis air a chèile?
Freagairt: Airson tonn-fhaid eadar-dhealaichte, faodar òrdughan nas àirde a bhriseadh aig ceàrnan a tha a’ freagairt air òrdughan nas ìsle de thonnan-fada eile, ag adhbhrachadh speactra a tha a’ dol thairis air a chèile.
15. Ceist: An gabh greideal a chleachdadh gus tonnan-fada neo-fhaicsinneach a sgrùdadh?
Freagairt: 'S e, faodar grèataichean a dhealbhadh airson diofar phàirtean den speactram electromagnetic, a' gabhail a-steach ultraviolet agus infridhearg.
16. Ceist: Dè an dreuchd a th’ aig stuth grèata ann am pàtrain diffraction?
Freagairt: Faodaidh feartan stuthan buaidh a thoirt air èifeachdas diofar òrdughan diffraction agus an raon tonn-fhaid a dhearbhadh airson a bheil a’ ghriod air a bharrrachadh.
17. Ceist: Ciamar a thèid grèata diffraction holografach a chruthachadh?
Freagairt: Bithear a’ cruthachadh grèataichean holografach le bhith a’ cleachdadh phàtranan eadar-theachd bho sholas laser, seach claisean a tha air an riaghladh gu meacanaigeach, agus mar thoradh air sin bidh nas lugha de sholas air seachran agus speactraman nas purrachd.
18. Ceist: Carson a bhios an ìre as àirde den òrdugh neoni mar as trice tòrr nas soilleire?
Freagairt: Tha an ìre as àirde den òrdugh neoni a’ freagairt ri solas neo-dhì-sgaraichte. Leis nach eil e a’ sgaoileadh cho mòr ri solas dhì-sgaraichte, tha a dhianachd nas àirde sa chumantas.
19. Ceist: An urrainn do ghrèataichean obrachadh le solas polarichte?
Freagairt: 'S e, faodaidh èifeachdas agus pàtran an diffraction atharrachadh a rèir staid pòlarachaidh an t-solais a tha a' tighinn a-steach.
20. Ceist: Carson a tha buannachdan aig grèataichean thairis air prìosaman airson speactroscopaidh?
Freagairt: Faodaidh grèataichean rùn nas fheàrr a thabhann, barrachd sgaoileadh loidhneach de thonnan-fada, agus gu tric bidh iad nas èifeachdaiche ann a bhith a’ sgaoileadh solas thairis air an speactram an taca ri prìosaman.
Tha grèataichean diffraction riatanach ann an rannsachadh agus tagraidhean optaigeach, gu h-àraidh ann an speactroscopaidh, a’ leigeil le sgrùdadh mionaideach a dhèanamh air co-phàirtean speactram solais.
