Rząd widma – co to jest i jak go obliczyć?
Rząd widma
Cześć! Skoro tutaj trafiłeś, to pewnie interesuje Cię tajemniczy rząd widma. Świetnie się składa, bo ten artykuł nie tylko wyjaśni Ci, o co chodzi, ale zrobi to w sposób lekki, przyjemny i – co najważniejsze – z humorem. Bo kto powiedział, że fizyka musi być nudna? No to zaczynamy!
Co to jest rząd widma?
Wyobraź sobie – masz szkiełko (nie, nie do picia), tylko takie ze specjalnymi rowkami, czyli siatkę dyfrakcyjną. Jeśli poświecisz na nią światłem, na przykład laserem (nie, nie tym do wycinania dziur w ścianie), to światło zacznie się rozpraszać, tworząc charakterystyczne prążki.
Centralny prążek to prążek zerowego rzędu (m=0). Po jego obu stronach pojawiają się kolejne prążki: pierwszego rzędu, drugiego rzędu i tak dalej. Taki pokaz świateł na siatce dyfrakcyjnej to prawie jak małe, naukowe fajerwerki!
Ale czym jest ta tajemnicza literka "m"?
No właśnie! Rząd widma oznaczamy sobie literką "m". To coś jak ranking w świecie prążków – m=0 to mistrz świata, prążek centralny, a m=1 to pierwszy pretendent do tytułu. Prążki wyższych rzędów to dalsze miejsca w tabeli.
Ważna zasada: m musi być liczbą całkowitą!
To oznacza, że nie możemy mieć rzędu widma 1,5 albo 1,75. Nie ma tu miejsca na kompromisy! Jak otrzymasz taki wynik to należy go zaokrąglić zgodnie z zasadami zaokrąglania.
Przykład z życia (czyli zadanie)
Żeby nie było, że tylko gadamy o prążkach – pora na konkrety. Gotowy na wyzwanie? No to ruszamy!
Treść zadania: Jaki rząd widma zaobserwujesz, jeśli na siatkę, która posiada 1000rys na 1mm puścisz światło o długości 500nm. Przyjmij, że pierwszy rząd widma obserwujesz pod kątem 30o.
Rozwiązanie:
Znowu mamy do czynienia z siatką dyfrakcyjną wiec z jakiego wzoru musisz skorzystać?
Ok., już wiemy z jakie wzoru należy skorzystać. Pierwszy ważny krok jest już za nami :) Chcemy obliczyć rząd widma wiec pierwszy wzór musimy przekształcić i wyciągnąć z niego „m”
Już prawie moglibyśmy skorzystać z powyższego wzoru no bo kąt znamy, długość fali λ również, ale niestety jeszcze nie znamy stałej „d” Jest to odległość między szczelinami. Możemy to obliczyć dzieląc 1mm przez 1000rys bo z treści zadania wiemy, że na 1mm mamy 1000rys. Jak to zrobimy to obliczymy odległość między szczelinami.
Znając już stałą siatki można obliczyć rząd widma który będziemy obserwować.
Podsumowanie – czyli: gdzie dalej po wiedzę?
Jeśli chcesz zgłębić tajniki optyki, to nie kończ na tym jednym zadaniu! Zapraszam Cię na mój blog, gdzie znajdziesz więcej przykładów i rozwiązań krok po kroku. Tam dowiesz się, jak ogarnąć cały ten świetlny chaos, a przy okazji poczujesz się jak prawdziwy mistrz prążków!
Sprawdź także dwa inne zadania, które mogą Ci pomóc:
A jeśli naprawdę polubiłeś prążki, to koniecznie sprawdź Kurs Optyki. Tam znajdziesz mnóstwo zadań, rozwiązań i dokładnych wyjaśnień – wszystko, czego potrzebujesz, by rządzić w świecie optyki!
