ຕາຂ່າຍການຫັກເຫ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແບບກະຈາຍ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

1. ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ ທີ່ມີຮອຍແຕກ 4000 ຮອຍຕໍ່ຊັງຕີແມັດຖືກສ່ອງແສງດ້ວຍ ແສງ ສີດຽວ ແລະ ຜະລິດເສັ້ນສະຫວ່າງລຳດັບທີສອງທີ່ມຸມ 30°. ຄວາມຍາວຄື້ນ ຂອງແສງທີ່ໃຊ້ແມ່ນເທົ່າໃດ? (1 Å = 10 ^-10 ແມັດ)

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ (d) = 1 / (4000 ຮອຍແຕກ / ຊມ) = 0.00025 ຊມ = 2.5 x 10 ^-4 ຊມ = 2.5 x 10 ^-6 ແມັດ

ລຳດັບ (n) = 2

ຊິນ 30 ^o = 0.5

1 Å = 10 ^-10 ແມັດ

ຕ້ອງການ: ຄວາມຍາວຄື່ນຂອງແສງ (λ)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ຕາຂ່າຍການຫັກເຫ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ 1

2. ແສງ ສີດຽວ ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນ 2.5×10 ^-7 ແມັດ ສ່ອງລົງໃສ່ຕາຂ່າຍທີ່ມີຮອຍແຕກ 10,000 ຊ່ອງ/ຊມ. ໃຫ້ກຳນົດຕຳແໜ່ງມຸມຂອງເສັ້ນສະຫວ່າງລຳດັບທີສອງ.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ (d) = 1 / (10,000 ຮອຍແຕກ / ຊມ) = 0.0001 ຊມ = 1 x 10 ^-4 ຊມ = 1 x 10 ^-6 ມ

ລຳດັບ (n) = 2

ຄວາມຍາວຄື່ນ (λ) = 2.5 x 10 ^-7 ມ

ຕ້ອງການ: ມຸມ (θ)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ຕາຂ່າຍການຫັກເຫ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ 2

3. ແສງ ສີດຽວ ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນ 5.10 ^-7 ແມັດ ສ່ອງລົງໃສ່ຕາຂ່າຍ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ ແລະ ໜ້າຈໍເບິ່ງ ແມ່ນ 2 ແມັດ, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງ ຂອບລຳດັບ ທີສາມ ແລະ ຂອບກາງ ແມ່ນ 150 ຊມ. ກຳນົດໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ຄວາມຍາວຄື່ນ (λ) = 5 x 10 ^-7 ມ

l = 2 ມ

n = 3

y = 150 ຊມ = 1.5 ແມັດ

ຕ້ອງການ: ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ

ວິທີແກ້ໄຂ:

sin θ ≈ tan θ = y / l = 1.5 / 2 = 0.75 = 75 x 10 ^−2.

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ:

d sin θ = n λ

ງ (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 ) ມ

d = (0.2)(10 ^-5 ) ມ

d = 2.10 ^-6 ແມັດ

4. ແສງ ສີດຽວ ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນ 500 nm (1 nano = 10 ^-9 ) ຈະຕົກໃສ່ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ ແລະ ຜະລິດເສັ້ນສະຫວ່າງລຳດັບທີສີ່ທີ່ມຸມ 30°. ກຳນົດຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ຄວາມຍາວຄື່ນ (λ) = 500.10 ^-9 ມ = 5.10 ^-7 ມ

θ = 30 ^o

n = 4

ຕ້ອງການ: ຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ

ວິທີແກ້ໄຂ:

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ:

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 ແມັດ

ຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ:

x = 1 / 4.10 ^-6 ມ

x = 0.25.10 ⁶ / ແມັດ

x = 0.25.10 ⁶ / 10 ² ຊມ

x = 0.25.10 ⁴ / ຊມ

x = 25.10 ² / ຊມ

x = 2500 / ຊມ

5. ແສງ ສີດຽວ ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ 500 nm (1 nm = 10 ^-9 m) ຈະຕົກໃສ່ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ ແລະ ເຮັດໃຫ້ເກີດເສັ້ນສະຫວ່າງລຳດັບທີສອງທີ່ມຸມ 30°. ກຳນົດຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ຄວາມຍາວຄື່ນ (λ) = 500.10 ^-9 ມ = 5.10 ^-7 ມ

θ = 30 ^o

n = 2

ຕ້ອງການ: ຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ

ວິທີແກ້ໄຂ:

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ:

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 ແມັດ

ຈຳນວນຮອຍແຕກຕໍ່ຊັງຕີແມັດ:

x = 1 / ມື້

x = 1 / 2.10 ^-6 ມ

x = 0.5.10 ⁶ / 1 ແມັດ

x = 0.5.10 ⁶ / 10 ² ຊມ

x = 0.5.10 ⁴ / ຊມ

x = 5.10 ³ / ຊມ

x = 5000 / ຊມ

20 ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບທາງດ້ານແນວຄິດກ່ຽວກັບຕາຂ່າຍການຫັກເຫ:

1. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍການຫັກເຫແມ່ນຫຍັງ?

ຄຳຕອບ: ຕາຂ່າຍການຫັກເຫແສງແມ່ນອົງປະກອບທາງແສງທີ່ມີໂຄງສ້າງເປັນໄລຍະ, ເຊິ່ງແຍກ ແລະ ຫັກເຫແສງອອກເປັນຫຼາຍໆລຳແສງທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄປໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

2. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແບບ diffraction grating ແຕກຕ່າງຈາກແບບ double slit ແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ໃນຂະນະທີ່ທັງສອງເຮັດໃຫ້ເກີດການຫັກເຫ, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າມີຮອຍແຕກ (ຫຼື ເສັ້ນ) ຫຼາຍອັນຕໍ່ໜ່ວຍຄວາມຍາວ, ເຮັດໃຫ້ມີລຳແສງຫັກເຫຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ການແຍກສະເປກຕຣຳທີ່ຊັດເຈນກວ່າ.

3. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຕາຂ່າຍຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນ?

ຄຳຕອບ: ໄລຍະຫ່າງກຳນົດມຸມທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນແສງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຖືກຫັກເຫ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມລະອຽດ ແລະ ຄວາມຊັດເຈນຂອງສະເປກຕຣຳທີ່ຜະລິດອອກມາ.

4. ຄຳຖາມ: ມຸມການຫັກເຫມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແສງແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ຄວາມສຳພັນແມ່ນໄດ້ມາຈາກສົມຜົນຕາຂ່າຍ: $mλ = d sin θ$ , ບ່ອນທີ່ $� m$ ແມ່ນລຳດັບຂອງການຫັກເຫ, $� λ$ ແມ່ນຄວາມຍາວຄື້ນ, $� d$ ແມ່ນໄລຍະຫ່າງຂອງຕາຂ່າຍ, ແລະ $� θ$ ແມ່ນມຸມການຫັກເຫ.

6. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງສີ/ຄວາມຍາວຄື່ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຈຶ່ງແຕກຕ່າງກັນໃນມຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ?

ຄຳຕອບ: ເນື່ອງຈາກມຸມການຫັກເຫ ( $� θ$ ) ມີສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບຄວາມຍາວຄື້ນ ( $� λ$ ), ຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ຍາວກວ່າ (ເຊັ່ນ: ສີແດງ) ຈະຫັກເຫຫຼາຍກ່ວາຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ສັ້ນກວ່າ (ເຊັ່ນ: ສີຟ້າ).

7. ຄຳຖາມ: ການເພີ່ມຈຳນວນຂອງຮອຍແຕກ (ຫຼື ເສັ້ນ) ໃນຕາຂ່າຍການຫັກເຫມີຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ການເພີ່ມຈຳນວນຂອງຮອຍແຕກເຮັດໃຫ້ຈຸດສູງສຸດຂອງການຫັກເຫຂອງແສງຄົມຊັດຂຶ້ນ, ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມລະອຽດຂອງສະເປກຕຣຳ.

8. ຄຳຖາມ: ພະລັງການແຍກຂອງຕາຂ່າຍໄຟຟ້າໝາຍຄວາມວ່າແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ພະລັງງານໃນການແກ້ໄຂແມ່ນຄວາມສາມາດຂອງຕາຂ່າຍໄຟຟ້າໃນການຈຳແນກລະຫວ່າງສອງຄື້ນຄວາມຖີ່ທີ່ມີໄລຍະຫ່າງໃກ້ກັນ. ມັນເພີ່ມຂຶ້ນຕາມເສັ້ນທີ່ຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ລຳດັບການຫັກເຫທີ່ສູງຂຶ້ນ.

9. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແບບຫັກເຫສາມາດໃຊ້ກັບຄື້ນປະເພດອື່ນນອກຈາກແສງໄດ້ບໍ?

ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ພວກມັນສາມາດໃຊ້ໄດ້ກັບປະກົດການຄື້ນໃດກໍໄດ້, ລວມທັງຄື້ນສຽງ ແລະ ລັງສີເອັກ.

10. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍສົ່ງສັນຍານແຕກຕ່າງຈາກຕາຂ່າຍສະທ້ອນແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ໃນຕາຂ່າຍສົ່ງຜ່ານ, ແສງສະຫວ່າງຈະຜ່ານວັດສະດຸຕາຂ່າຍ, ໃນຂະນະທີ່ຕາຂ່າຍສະທ້ອນ, ແສງສະຫວ່າງຈະສະທ້ອນອອກຈາກໜ້າຕາຂ່າຍ.

11. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟໄໝ້ແມ່ນຫຍັງ?

ຄຳຕອບ: ຕາຂ່າຍແສງແບບລຸກໄໝ້ ແມ່ນຕາຂ່າຍສະທ້ອນແສງບ່ອນທີ່ຮ່ອງມີມຸມ (ຫຼື ລຸກໄໝ້) ເພື່ອສົ່ງພະລັງງານສ່ວນໃຫຍ່ໄປສູ່ລຳດັບການຫັກເຫສະເພາະ, ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບສູງສຸດ.

12. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຮ່ອງຂອງຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ (ເສັ້ນຕໍ່ມມ) ຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນ?

ຄຳຕອບ: ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຮ່ອງກຳນົດການກະຈາຍ ແລະ ຄວາມລະອຽດຂອງຕາຂ່າຍ. ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຮ່ອງທີ່ສູງຂຶ້ນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະນຳໄປສູ່ຄວາມລະອຽດທີ່ສູງຂຶ້ນ.

13. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຜະລິດຄື້ນຄວາມຖີ່ໄດ້ແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ເມື່ອແສງສີຂາວພົວພັນກັບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ, ແຕ່ລະຄວາມຍາວຄື້ນຈະຫັກເຫໃນມຸມທີ່ເປັນເອກະລັກ, ກະຈາຍມັນອອກໄປຕາມພື້ນທີ່ເພື່ອສ້າງສະເປກຕຣຳ.

14. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງລຳດັບການຫັກເຫທີ່ສູງກວ່າອາດຈະຊ້ອນກັນໄດ້?

ຄຳຕອບ: ສຳລັບຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລໍາດັບທີ່ສູງກວ່າສາມາດຫັກເຫໄດ້ໃນມຸມທີ່ກົງກັບລໍາດັບທີ່ຕ່ຳກວ່າຂອງຄວາມຍາວຄື້ນອື່ນໆ, ເຮັດໃຫ້ເກີດສະເປກຕຣຳທີ່ຊ້ອນກັນ.

15. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າສາມາດໃຊ້ເພື່ອສຶກສາຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນໄດ້ບໍ?

ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າສາມາດຖືກອອກແບບມາສຳລັບສ່ວນຕ່າງໆຂອງສະເປກຕຣຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ລວມທັງລັງສີອັນຕຣາໄວໂອເລັດ ແລະ ອິນຟາເຣດ.

16. ຄຳຖາມ: ວັດສະດຸຕາຂ່າຍມີບົດບາດແນວໃດໃນຮູບແບບການຫັກເຫ?

ຄຳຕອບ: ຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລຳດັບການຫັກເຫທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ແລະ ກຳນົດຊ່ວງຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຖືກປັບໃຫ້ດີທີ່ສຸດ.

17. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແບບໂຮໂລແກຣມຜະລິດໄດ້ແນວໃດ?

ຄຳຕອບ: ຕາຂ່າຍໂຮໂລແກຣມຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍໃຊ້ຮູບແບບການແຊກແຊງຈາກແສງເລເຊີ, ແທນທີ່ຈະຄວບຄຸມຮ່ອງດ້ວຍກົນຈັກ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ແສງຫຼົງໜ້ອຍລົງ ແລະ ສະເປກຕຣຳທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຂຶ້ນ.

18. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງຄ່າສູງສຸດຂອງລຳດັບສູນຈຶ່ງມັກຈະສະຫວ່າງກວ່າຫຼາຍ?

ຄຳຕອບ: ຄ່າສູງສຸດຂອງແສງທີ່ມີລຳດັບສູນສອດຄ່ອງກັບແສງທີ່ບໍ່ມີການແຕກຫັກ. ເນື່ອງຈາກມັນບໍ່ໄດ້ແຜ່ລາມຫຼາຍເທົ່າກັບແສງທີ່ມີລຳດັບການແຕກຫັກ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງມັນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈຶ່ງສູງກວ່າ.

19. ຄຳຖາມ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າສາມາດເຮັດວຽກກັບແສງຂົ້ວໄດ້ບໍ?

ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ປະສິດທິພາບການຫັກເຫ ແລະ ຮູບແບບການຫັກເຫສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມສະຖານະການໂພລາໄຣເຊຊັນຂອງແສງທີ່ຕົກกระทบ.

20. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຈຶ່ງມີຂໍ້ດີຫຼາຍກວ່າປຣິຊຶມສຳລັບການວິເຄາະແສງສະເປກໂຕຣສະໂກປີ?

ຄຳຕອບ: ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າສາມາດໃຫ້ຄວາມລະອຽດທີ່ດີກວ່າ, ການກະຈາຍຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ເປັນເສັ້ນຊື່ຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະມັກຈະມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າໃນການກະຈາຍແສງສະຫວ່າງໄປທົ່ວຄື້ນເມື່ອທຽບກັບປຣິຊຶມ.

ຕາຂ່າຍການຫັກເຫແສງແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນໃນການຄົ້ນຄວ້າທາງດ້ານແສງ ແລະ ການນຳໃຊ້, ໂດຍສະເພາະໃນວິຊາສະເປກໂຕຣສະໂຄປີ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດສຶກສາລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບອົງປະກອບສະເປກຕຣຳຂອງແສງໄດ້.