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ESPERIMENTO SULL`ASSORBIMENTO
– Gruppo 1: Maurilio Fava, Chiara Maranò, Marina Pellegrino, Michela Ponzo. – Gruppo 2: Amelia Caretto, Giorgia De Virgiliis, Elisa Iaia, Elisa Magrì, Noemi Ognibene. • La luce, secondo la teoria corpuscolare, è composta da particelle dotate di energia e impulso che si propagano in linea retta nello spazio vuoto. Secondo la teoria ondulatoria, invece, la luce è composta da onde, simili alle onde del mare. La teoria ondulatoria ottenne il massimo riconoscimento nel XIX secolo, grazie alla sistemazione teorica operata da J.C. Maxwell a una spettacolare previsione: l'esistenza delle onde radio. La caratteristica fondamentale delle onde elettromagnetiche è quella di "sommare" i loro effetti; tale proprietà prende il nome di principio di sovrapposizione. Dal principio di sovrapposizione discendono tutti i fenomeni caratteristici dei moti ondulatori: i più significativi sono la diffrazione e l’interferenza . La luce possiede inoltre una curiosa proprietà, fonte di numerose applicazioni tecnologiche:la polarizzazione. • L’assorbimento. • La polarizzazione. • Diffrazione e interferenza. ESPERIMENTO SULL’ASSORBIMENTO Obbiettivo dell’esperimento è valutare la relazione tra l’intensità della sorgente (I0) e l’intensità della sorgente filtrata (It) e misurare l’intensità di ogni frequenza emessa dalla sorgente luminosa con e senza filtri. •SORGENTE: emette radiazioni luminose in tutte le lunghezze d’onda •MONOCROMATORE: grazie ad un reticolo di diffrazione separa la luce nelle diverse lunghezze d’onda •CAMPIONI: vetrini di diversi colori usati da filtro •FIBRA OTTICA: trasmette la luce al sensore rilevatore •SENSORE-RILEVATORE: rileva e misura l’intensità della luce trasmessa intensità (nw) GRAFICI SULL’ASSORBIMENTO 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 intensità intensità trasmessa:giallo intensità trasmessa:rosso intensità trasmessa:blu 350 400 450 500 550 600 650 700 lunghezza d'onda (nm) 1 It/I0 0.8 coefficiente trasmissioneB 0.6 coefficiente trasmissioneG 0.4 coefficiente trsmissioneR 0.2 0 350 400 450 500 550 600 650 700 lunghezza d'onda (nm) La Polarizzazione • La polarizzazione consiste nell’intervento sulla propagazione di un fascio di luce obbligandolo a “viaggiare” in un’unica direzione con l’aiuto di un filtro polarizzatore; diversamente, le onde verrebbero emesse in tutte le direzioni. Osservazioni sulla natura vettoriale della luce • A determinare la propagazione della luce polarizzata sono i filtri polaroid caratterizzati da un asse specifico: infatti solo la componente parallela a questo sarà in grado di propagarsi. 100% 0% 50% Legge di Malus • Utilizzando due polarizzatori, un fotodiodo, un fotometro ed una sorgente luminosa abbiamo dimostrato la relazione esistente tra l’intensità di luce trasmessa (=It) e l’intensità di luce incidente (=I0). A seconda dell’angolo di inclinazione dell’asse di polarizzazione l’intensità di luce trasmessa varia rispetto a quella di luce incidente: q=0 --> It= I0 q=90 --> It= 0 da questi dati si deduce che l’andamento della funzione It=I0*cos2q sarà cosinusoidale. It= I0 *cos2 q THETA legge di Malus: It = I0*cos^2 q 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 SPERIMENTALE1 TEORICO SPERIMENTALE 2 FOTOMETRO 0 50 100 150 200 I1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 SPERIMENTALE 1 TEORICO I 2 241 1 1 240 0,985507246 0,96984631 233 0,884057971 0,883022222 225 0,768115942 0,75 214 0,608695652 0,586824089 202 0,434782609 0,413175911 190 0,260869565 0,25 182 0,144927536 0,116977778 175 0,043478261 0,03015369 172 0 3,75247E-33 175 0,043478261 0,03015369 182 0,144927536 0,116977778 191 0,275362319 0,25 203 0,449275362 0,413175911 211 0,565217391 0,586824089 221 0,710144928 0,75 226 0,782608696 0,883022222 229 0,826086957 0,96984631 232 0,869565217 1 SPERIMENTALE 2 235 232 227 218 208 200 190 179 173 171 173 179 189 200 211 221 229 234 235 1 0,953125 0,875 0,734375 0,578125 0,453125 0,296875 0,125 0,03125 0 0,03125 0,125 0,28125 0,453125 0,625 0,78125 0,90625 0,984375 1 Sono due fenomeni che evidenziano la natura ondulatoria della luce L’interferenza si verifica fra due sorgenti di luce poste ad una breve distanza e se ne distinguono due tipologie: INTERFERENZA COSTRUTTIVA quando le due onde luminose giungono allo schermo in fase e si sommano INTERFERENZA DISTRUTTIVA quando le onde luminose sono in opposizione di fase e si annullano La diffrazione è l’interferenza tra infinite sorgenti di luce puntiformi Strumenti per l’esperienza di misura della lunghezza d’onda della luce laser •LASER, MONOCROMATICO E COERENTE •DISCO CON DIVERSE FENDITURE •RILEVATORE •INTERFACCIA D= distanza tra le fessure e il rilevatore y= distanza media tra i picchi ESEMPIO: d= 0.25 mm 28 30 26 24 22 20 0 D= 900 mm 2 4 fenditura= 0.04- 0.25 mm 10 d= ampiezza della fessura 8 lambda= lunghezza d’onda 6 lambda= (y·d) / D Graph Display Run #2 Intensity (% max) 12 14 16 18 Condizione per il primo massimo: -17 y= 2.23 mm lambda= (2.23 mm·0.25mm)/ 900 mm= 0.00061944 mm= 619.44 nm -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 Run #2 Position (cm) -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 •Interferenza e diffrazione sono fenomeni legati alla natura ondulatoria della luce; • ma passando nel campo della fisica quantistica si possono osservare frange d’interferenza create dai fotoni; •è interessante notare come anche gli ELETTRONI possano dare luogo a fenomeni d’interferenza : nonostante abbiano una massa propria possono avere comportamento ondulatorio.