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📐 Diffraction Grating 計算機

專業免費的 Diffraction Grating 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
19.2688° 繞射極大值的角度
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是繞射光柵?

繞射光柵是一種光學元件,上面刻有許多等間距、互相平行的狹縫或溝槽。當光線穿透(或反射)光柵時,波會彼此干涉,並在特定角度產生明亮銳利的極大值。本計算器運用光柵公式 d·\sinθ = m·\lambda,求出某波長的光在指定級數 m 下被繞射的角度 θ。這條公式適用於任何波長與光柵密度,屬於通用的物理原理,不涉及任何國家或地區的特定規定。

使用方式

請輸入光柵密度,單位為每毫米刻線數(這是光柵上常見的規格標示,例如 600 lines/mm)、光的波長(以奈米 nm 為單位),以及繞射級數 m(第一條亮紋為 1、第二條為 2,以此類推)。計算器會先把每毫米刻線數換算成狹縫間距 d,再算出 θ。若這組數值在物理上不可能成立——也就是 m·\lambda/d 大於 1 時——系統會提示你並不存在對應的繞射極大值。

公式解析

狹縫間距為 d = 1 ÷(每公尺刻線數)。相鄰兩狹縫之間的光程差為 d·\sinθ。當光程差恰好等於波長的整數倍時,便會發生建設性干涉(產生亮紋):

d·\sinθ = m·\lambda

將公式整理後即得

θ = \arcsin\!≤ft( ((m·\lambda) ÷ (d)) \right)

級數越大、波長越長,光線偏折的角度就越大——這正是光柵能把白光分散成光譜的原因。

範例計算

以 600 lines/mm 的光柵為例,d = 1/600\ mm = 1666.67\ nm。若使用波長 \lambda = 550\ nm 的綠光、取第一級(m = 1):

\sinθ = ((1 × 550) ÷ (1666.67)) = 0.33

因此

θ = \arcsin(0.33) ≈ 19.27^\circ

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

如果出現「不存在繞射極大值」怎麼辦?
這代表 \(m\cdot\lambda/d > 1\),在數學上不可能成立,因為 \(\sin\theta\) 不可能大於 1。請改用較低的級數,或選用每毫米刻線數較少的光柵。
為什麼要把每毫米刻線數換算成間距?
因為這條公式需要的是狹縫之間的實際距離 \(d\),而它正是刻線密度的倒數。
反射式光柵也適用嗎?
適用——在正向入射的情況下,同一條公式同時適用於穿透式與反射式光柵。