Paritian

Física

Calculadora da Rede de Difração (Ângulos das Ordens e Posição das Manchas)

Ângulos para que uma rede de difração envia um dado comprimento de onda nas três primeiras ordens, a ordem mais alta que existe e onde caem as manchas num alvo.

Resultados

Ângulo da 1.ª ordem 18,61 °
Ângulo da 2.ª ordem (0 se não existir) 39,67 °
Ângulo da 3.ª ordem (0 se não existir) 73,26 °
Distância entre linhas 1,667 µm
Ordem mais alta que existe 3
Posição da mancha de 1.ª ordem ao centro 33,7 cm
Dispersão angular na 1.ª ordem 0,0363 °/nm
Como varia
Ângulo da 1.ª ordemComprimento de onda 380 – 750. Ângulo da 1.ª ordem: 13,1794 → 26,7437Ângulo da 1.ª ordem0102030400500600700Comprimento de onda (nm)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

Uma rede com N linhas por milímetro tem espaçamento d = 1 ÷ N, e a luz de comprimento de onda λ reforça-se nos ângulos em que d sen θ = mλ, um para cada número inteiro m, a ordem. Como sen θ não pode passar de 1, só existem ordens com mλ < d, e é por isso que uma rede grosseira dá muitas ordens e uma fina só algumas. O ângulo cresce com o comprimento de onda, por isso uma rede espalha a luz branca em espectros, com o vermelho mais afastado, ao contrário do prisma, que desvia mais o azul. Um uso comum nas aulas é descobrir um comprimento de onda desconhecido, como o de um laser, a partir da posição das manchas.

Fórmula

d sin θ = m λ · d = 1 mm ÷ lines per mm · highest order < d ÷ λ · dθ/dλ = m ÷ (d cos θ)

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
nlLinhas por milímetro da rede/mm
lwComprimento de ondanm
sdDistância ao alvom
A1Ângulo da 1.ª ordem°
A2Ângulo da 2.ª ordem (0 se não existir)°
A3Ângulo da 3.ª ordem (0 se não existir)°
DDistância entre linhasµm
MOOrdem mais alta que existe—
YPosição da mancha de 1.ª ordem ao centrocm
DSDispersão angular na 1.ª ordem°/nm

Exemplo resolvido

  • Linhas por milímetro da rede600 /mm
  • Comprimento de onda532 nm
  • Distância ao alvo1 m
  • Ângulo da 1.ª ordem18,61 °
  • Ângulo da 2.ª ordem (0 se não existir)39,67 °
  • Ângulo da 3.ª ordem (0 se não existir)73,26 °
  • Distância entre linhas1,667 µm
  • Ordem mais alta que existe3
  • Posição da mancha de 1.ª ordem ao centro33,7 cm
  • Dispersão angular na 1.ª ordem0,0363 °/nm

Limitações

  • Misturar unidades é a causa de erro mais comum. Converta todos os valores para as unidades indicadas ao lado de cada campo antes de calcular.
  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.