Soru:
Bir öğrenci, lazer pointer ve değişken genişlikli bir yarık kullanarak bir kırınım deneyi yapıyor. Lazerin dalga boyu \( 532 \text{ nm} \)'dir. Öğrenci yarık genişliğini kademeli olarak azalttığında, ekrandaki ışık lekesinin nasıl değişeceğini aşağıdaki noktalara dikkat ederek açıklayınız:
- Işık lekesinin genişliği
- Kırınım deseninin (saçakların) belirginliği
Çözüm:
💡 Yarık genişliği azaldıkça, kırınım etkisi artar ve bu da ekrandaki deseni doğrudan etkiler.
- ➡️ Birinci adım: Başlangıçta yarık genişliği \( a \) dalga boyu \( \lambda \)'dan çok büyüktür (\( a >> \lambda \)). Bu durumda ışık hemen hemen doğrusal yayılır ve ekranda yarık genişliği ile orantılı, dar bir ışık lekesi görülür. Kırınım saçakları ya yoktur ya da çok dar bölgelere sıkışmıştır.
- ➡️ İkinci adım: Yarık genişliği \( a \) azaltıldıkça, merkezi maksimumun genişliği artmaya başlar. Çünkü kırınım açısı \( \theta \approx \frac{\lambda}{a} \) formülüyle ters orantılıdır. Yani \( a \) küçüldükçe \( \theta \) büyür, bu da merkezi maksimumun ve diğer saçakların ekranda daha geniş bir alana yayılması demektir.
- ➡️ Üçüncü adım: Yarık genişliği \( a \), dalga boyu \( \lambda \) ile karşılaştırılabilir seviyelere (\( a \approx \lambda \)) indiğinde, kırınım etkisi çok belirgin hale gelir. Merkezi maksimum çok genişler ve birinci, ikinci minimumlar (karanlık saçaklar) net bir şekilde görünür hale gelir.
✅ Sonuç:
- Işık lekesinin genişliği: Yarık genişliği azaldıkça artar.
- Kırınım deseninin belirginliği: Yarık genişliği azaldıkça artar. Saçaklar daha net ve birbirinden ayrılmış olarak gözlemlenir.
