Gradilji tad-diffrazzjoni – problemi u soluzzjonijiet
1. Gradilja li fiha 4000 qasma għal kull ċentimetru hija illuminata b'dawl monokromatiku u tipproduċi l-linja qawwija tat-tieni ordni f'angolu ta' 30°. X'inhi t- tul tal-mewġa tad-dawl użat? (1 Å = 10 -10 m)
Magħruf:
Id-distanza bejn ix-xquq (d) = 1 / (4000 xquq / ċm) = 0.00025 ċm = 2.5 x 10 -4 ċm = 2.5 x 10 -6 metri
Ordni (n) = 2
Sin 30 o = 0.5
1 Å = 10 -10 m
Meħtieġa: Tul ta' mewġa tad-dawl (λ)
Soluzzjoni:
2. Dawl monokromatiku b'tul ta' mewġa ta' 2.5×10-7 m jolqot gradilja li fiha 10,000 qasma/cm. Iddetermina l-pożizzjonijiet angolari tal-linja brillanti tat-tieni ordni.
Magħruf:
Id-distanza bejn ix-xquq (d) = 1 / (10,000 xquq / ċm) = 0.0001 ċm = 1 x 10 -4 ċm = 1 x 10 -6 m
Ordni (n) = 2
Tul tal-mewġa (λ) = 2.5 x 10 -7 m
Meħtieġ: Angolu (θ)
Soluzzjoni:
3. Dawl monokromatiku b'tul ta' mewġa ta' 5.10-7 m jolqot gradilja. Id- distanza bejn ix-xquq u l-iskrin tal-vista hija ta' 2 m, id- distanza bejn il- fringa tat-tielet ordni u l-fringa ċentrali hija ta' 150 ċm. Iddetermina d-distanza bejn ix-xquq.
Magħruf:
Tul tal-mewġa (λ) = 5 x 10 -7 m
l = 2 m
n = 3
y = 150 ċm = 1.5 m
Meħtieġa: distanza bejn ix-xquq
Soluzzjoni:
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1.5 / 2 = 0.75 = 75 x 10 -2
Distanza bejn il-qasmiet:
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. Dawl monokromatiku b'tul ta' mewġa ta' 500 nm (1 nano = 10-9 ) jolqot gradilja u jipproduċi l-linja qawwija tar-raba' ordni f'angolu ta' 30°. Iddetermina n-numru ta' xquq għal kull ċentimetru.
Magħruf:
Tul tal-mewġa (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 °
n = 4
Meħtieġ: numru ta' qasmiet għal kull ċentimetru
Soluzzjoni:
Distanza bejn il-qasmiet:
d sin θ = n λ
d (sin 30 ° ) = (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
Numru ta' qasmiet għal kull ċentimetru:
x = 1 / 4.10 -6 m
x = 0.25.10 6 / m
x = 0.25.10 6 / 10 2 ċm
x = 0.25.10 4 / ċm
x = 25.10 2 / ċm
x = 2500 / ċm
5. Dawl monokromatiku b'tul ta' mewġa ta' 500 nm (1 nm = 10-9 m ) jolqot gradilja u jipproduċi l-linja brillanti tat-tieni ordni f'angolu ta' 30°. Iddetermina n-numru ta' xquq għal kull ċentimetru.
Magħruf:
Tul tal-mewġa (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 °
n = 2
Meħtieġ: numru ta' qasmiet għal kull ċentimetru
Soluzzjoni:
Distanza bejn il-qasmiet:
d sin θ = n λ
d (sin 30 ° ) = (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
Numru ta' qasmiet għal kull ċentimetru:
x = 1 / d
x = 1 / 2.10 -6 m
x = 0.5.10 6 / 1 m
x = 0.5.10 6 / 10 2 ċm
x = 0.5.10 4 / ċm
x = 5.10 3 / ċm
x = 5000 / ċm
20 mistoqsija u tweġiba kunċettwali dwar il-gradilja tad-diffrazzjoni:
1. Mistoqsija: X'inhi gradilja ta' diffrazzjoni?
Tweġiba: Gradilja ta' diffrazzjoni hija komponent ottiku bi struttura perjodika, li tifred u tiddiffratta d-dawl f'diversi raġġi li jivvjaġġaw f'direzzjonijiet differenti.
2. Mistoqsija: Kif inhi differenti l-gradilja tad-diffrazzjoni minn xquq doppju?
Tweġiba: Filwaqt li t-tnejn jikkawżaw diffrazzjoni, gradilja għandha ħafna aktar xquq (jew linji) għal kull unità ta' tul, u tipproduċi aktar raġġi diffrattati u separazzjoni spettrali aktar ċara.
3. Mistoqsija: Għaliex l-ispazji bejn il-linji tal-gradilja huma kruċjali?
Tweġiba: L-ispazji jiddeterminaw l-angoli li fihom wavelengths differenti tad-dawl jiġu rifratti, u b'hekk jaffettwaw ir-riżoluzzjoni u ċ-ċarezza tal-ispettru prodott.
4. Mistoqsija: Kif huwa relatat l-angolu tad-diffrazzjoni mat-tul tal-mewġa tad-dawl?
Tweġiba: Ir-relazzjoni hija mogħtija mill-ekwazzjoni tal-gradilja: ��=�sin� , fejn hija l-ordni tad-diffrazzjoni, hija t-tul tal-mewġa, hija l-ispazjar tal-gradilja, u huwa l-angolu tad-diffrazzjoni.
6. Mistoqsija: Għaliex kuluri/tulijiet ta' mewġ differenti jvarjaw f'angoli differenti?
Tweġiba: Minħabba li l-angolu tad-diffrazzjoni ( ) huwa direttament proporzjonali għat-tul tal-mewġa ( ), it-tul tal-mewġ itwal (bħall-aħmar) jiddiffratturi aktar minn dawk iqsar (bħall-blu).
7. Mistoqsija: Kif taffettwa l-mudell iż-żieda fin-numru ta' xquq (jew linji) f'gradilja ta' diffrazzjoni?
Tweġiba: Iż-żieda fin-numru ta' xquq iżżid il-massimi tad-diffrazzjoni, u b'hekk ittejjeb ir-riżoluzzjoni tal-ispettru.
8. Mistoqsija: Xi tfisser il-qawwa tar-riżoluzzjoni ta' gradilja?
Tweġiba: Il-qawwa tar-riżoluzzjoni hija l-abbiltà tal-gradilja li tiddistingwi bejn żewġ wavelengths spazjati mill-qrib. Din tiżdied b'aktar linji u ordnijiet ta' diffrazzjoni ogħla.
9. Mistoqsija: Jistgħu l-gradilji tad-diffrazzjoni jintużaw ma' tipi oħra ta' mewġ minbarra d-dawl?
Tweġiba: Iva, jistgħu jintużaw ma' kwalunkwe fenomenu tal-mewġ, inklużi mewġ tal-ħoss u raġġi-X.
10. Mistoqsija: X'inhi d-differenza bejn gradilja ta' trasmissjoni u gradilja ta' riflessjoni?
Tweġiba: Fi gradilja ta' trasmissjoni, id-dawl jgħaddi mill-materjal tal-gradilja, filwaqt li fi gradilja ta' riflessjoni, id-dawl jiġi rifless mill-wiċċ tal-gradilja.
11. Mistoqsija: X'inhuma l-gradilji blazed?
Tweġiba: Il-gradilji blazed huma gradilji ta' riflessjoni fejn l-iskanalaturi huma angolati (jew blazed) biex jidderieġu l-biċċa l-kbira tal-enerġija f'ordni ta' diffrazzjoni speċifika, u b'hekk jottimizzaw l-effiċjenza.
12. Mistoqsija: Għaliex id-densità tal-kanal tal-gradilja (linji kull mm) hija sinifikanti?
Tweġiba: Id-densità tal-kanal tiddetermina d-dispersjoni u r-riżoluzzjoni tal-gradilja. Densitajiet ogħla tal-kanal ġeneralment iwasslu għal riżoluzzjonijiet ogħla.
13. Mistoqsija: Kif jipproduċi spettru xibka ta' dawl?
Tweġiba: Meta dawl abjad jinteraġixxi ma' gradilja, kull wavelength jiddiffratta f'angolu uniku, u jxerridhom spazjalment biex jipproduċi spettru.
14. Mistoqsija: Għaliex ordnijiet ogħla ta' diffrazzjoni jistgħu jikkoinċidu ma' xulxin?
Tweġiba: Għal wavelengths differenti, ordnijiet ogħla jistgħu jiġu rifrattati f'angoli li jaqblu ma' ordnijiet aktar baxxi ta' wavelengths oħra, u jikkawżaw spettri li jikkoinċidu.
15. Mistoqsija: Jista' jintuża grating biex jiġu studjati wavelengths mhux viżibbli?
Tweġiba: Iva, il-gradilji jistgħu jiġu ddisinjati għal partijiet differenti tal-ispettru elettromanjetiku, inklużi l-ultravjola u l-infra-aħmar.
16. Mistoqsija: X'rwol għandu l-materjal tal-gradilja fix-xejriet tad-diffrazzjoni?
Tweġiba: Il-proprjetajiet tal-materjal jistgħu jaffettwaw l-effiċjenza ta' ordnijiet differenti ta' diffrazzjoni u jiddeterminaw il-medda ta' wavelength li għaliha l-gradilja hija ottimizzata.
17. Mistoqsija: Kif tiġi prodotta gradilja ta' diffrazzjoni olografika?
Tweġiba: Il-gradilji olografiċi jinħolqu bl-użu ta' mudelli ta' interferenza mid-dawl tal-lejżer, aktar milli skanalaturi li jirregolaw mekkanikament, li jirriżultaw f'inqas dawl mitluf u spettri ta' purità ogħla.
18. Mistoqsija: Għaliex il-massimu ta' ordni żero ġeneralment ikun ħafna aktar qawwi?
Tweġiba: Il-massimu ta' ordni żero jikkorrispondi għal dawl mhux difratt. Peress li ma jgħaddix minn tixrid daqs ordnijiet difratti, l-intensità tiegħu ġeneralment hija ogħla.
19. Mistoqsija: Il-gradilji jistgħu jaħdmu b'dawl polarizzat?
Tweġiba: Iva, l-effiċjenza u x-xejra tad-diffrazzjoni jistgħu jvarjaw skont l-istat tal-polarizzazzjoni tad-dawl inċidentali.
20. Mistoqsija: Għaliex il-gradilji għandhom vantaġġi fuq il-priżmi għall-ispettroskopija?
Tweġiba: Il-gradilji jistgħu joffru riżoluzzjoni aħjar, tixrid aktar lineari tat-tul tal-mewġ, u ħafna drabi huma aktar effiċjenti fit-tixrid tad-dawl madwar l-ispettru meta mqabbla mal-priżmi.
Il-gradilji tad-diffrazzjoni huma essenzjali fir-riċerka u l-applikazzjonijiet ottiċi, speċjalment fl-ispettroskopija, li jippermettu studju dettaljat tal-komponenti spettrali tad-dawl.
