這個互動式光繞射模擬器 (Light Diffraction Simulator) 旨在幫助學生視覺化物理學中的波動光學 (Wave Optics) 現象。透過這個工具，你可以清楚地觀察到光波通過微小孔徑時所產生的繞射圖樣 (Diffraction Pattern)，並透過下方的相對強度圖表 (Relative Intensity Chart) 深入理解光強度的空間分佈。
Light Diffraction Simulator
光繞射模擬器
Billy Sir's Interactive Physics: Light Diffraction Patterns.
物理化學 Billy Sir 互動物理：光繞射圖樣
Diffraction Pattern 繞射圖樣
如何使用 (How to Use):
- 選擇孔徑類型 (Aperture Type)：切換觀察「單縫 (Single Slit)」或「圓孔 (Pinhole)」所產生的不同繞射效果。
- 選擇光源 (Light Source)：設定使用單一波長的「單色光 (Mono)」或是包含多種波長的「白光 (White)」。
- 調整波長 (Wavelength, λ\lambdaλ)：在單色光模式下，使用滑桿即時改變光的顏色與波長（從 380 nm 到 780 nm）。
- 控制孔徑大小 (Aperture Size, a/D)：調整單縫寬度 (Slit Width) 或圓孔直徑 (Pinhole Diameter)，觀察其對圖樣寬度的影響。
- 相機曝光 (Camera Exposure)：調整曝光值以更清楚地觀察較暗的次極大值 (Secondary Maxima) 或外圍的繞射環。
觀察與討論 (Reflection / Observation):
在操作模擬器時，請特別注意改變不同物理參數時，繞射圖樣 (Diffraction Pattern) 與光強度分佈 (Intensity Distribution) 的變化：
- 孔徑大小的影響 (Effect of Aperture Size)：你會發現一個違反直覺的現象——當你減小孔徑尺寸 (Aperture Size) 時，繞射圖樣反而會進一步散開 (Spread out)，中央亮帶 (Central Maximum) 變得更寬。這展現了波動力學的經典特徵。
- 波長的影響 (Effect of Wavelength)：在單色光模式下，將波長調至紅光 (較長波長) 時，繞射圖樣會比藍光 (較短波長) 更為寬廣。這表示波長越長，繞射效應越明顯。
- 白光的彩色條紋 (White Light Fringes)：當切換到白光 (White light) 時，中央亮帶呈現白色，但兩側的次極大值會出現彩色條紋 (Colored fringes)。這是因為不同波長的光會以不同的角度繞射 (Diffract at different angles)，紅光向外偏折的角度大於藍光，從而產生了色散現象。