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Serafino Convertini Alessandra ForcinaPaolo De PaolisGiovanna RussoLivio CarrieroCosimo DestinoFrancesco PerrucciSilvia Tedesco
LUCE
• Scopo dell’esperienza è lo studio del comportamento della luce che si propaga attraverso una singola o una doppia fenditura
SET UP DELL’ESPERIENZA DI MISURA DELLA LUNGHEZZA D’ONDA DELLA LUCE LASER
IMMAGINE DELLA FIGURA DI INTERFERENZA DELLA DOPPIA FENDITURA
La condizione di interferenza costruttiva si
ottiene quando:= dy/kD
dove è la lunghezza
d’onda, “d” è la distanza tra le due fenditure, “y” la distanza fra due massimi, “k” rappresenta l’ordine del massimo e “D” la distanza tra le fenditure ed il sensore.
Diffrazione: la condizione per avere un massimo d’intensità è
=dx/kD
Grafico
Raccolta n°1, 3, 5
Posizione (cm)
7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0
02.
04.
0
Rac
colta
n°1
Inte
nsi
tà (
% m
ax)
02.
04.
0
Rac
colta
n°3
Inte
nsi
tà (
% m
ax)
01.
02.
0
Rac
colta
n°5
Inte
nsi
tà (
% m
ax)
D=1138mma=0.04mm
Raccolta 1d=0.25mm
Raccolta 2d=0.5mm
Lambda ottenuta sperimentalmente=654nm dichiarata = 660-680nm
Dall’osservazione e dal confronto dei grafici si deduce che:
•La luce ha natura ondulatoria. •La figura d’interferenza e di diffrazione dipende dalle dimensioni delle fenditure
•lunghezza d’onda del laser=654nm
I polarizzatori sono dei filtri particolari che hanno la proprietà, se utilizzati in coppia, di oscurare parzialmente o completamente il fascio luminoso nella sua direzione di propagazione.
La
Polarizzazione
Questa proprietà può essere spiegata supponendo che la luce sia un’onda trasversale: alla luce è associato un campo elettrico oscillante in un piano perpendicolare alla direzione di propagazione.
Se l’oscillazione del campo elettrico avviene in un’unica direzione, l’onda si dice linearmente polarizzata. La polarizzazione è quindi una proprietà della luce definita come la direzione di oscillazione del vettore campo
elettrico associato alla luce stessa.
Luce polarizzata
Luce non polarizzata
Quando un fascio di luce non polarizzata attraversa un filtro polarizzatore il filtro consente il passaggio delle componenti del campo elettrico parallele all’asse del filtro stesso; la luce trasmessa dal filtro sarà quindi polarizzata linearmente.
Se si dispone un secondo filtro polarizzatore con l’asse di trasmissione che forma un angolo con la direzione del primo polarizzatore, il campo elettrico trasmesso sarà dato da:
E2 = E1 cos
Poiché l’intensità della luce è proporzionale al quadrato dell’ampiezza, la legge che descrive la relazione tra l’intensità trasmessa dal polarizzatore (I2) e l’intensità incidente (I1), in funzione dell’angolo del polarizzatore rispetto alla direzione di
polarizzazione (), è quindi : I2 = I1 cos2(legge di
Malus)
ESPERIMENTO DI POLARIZZAZIONE
Sorgente di luce
Polarizzatori
La luce polarizzata linearmente,proveniente dal primo polarizzatore passa attraverso l’analizzatore colpendo un sensore,che ne segnala l’intensità.
Obiettivo dell’esperimento:
VERIFICA DELLA LEGGE DI MALUS
DATI SPERIMENTALI
-5
0
5
10
15
-100 0 100 200 300 400
angolo (°)
inte
nsi
tà
intensità relativa legge malus
Natura ondulatoria della Luce e la luce come strumento
d’indagine
Assorbimento
Obiettivo:
Misura dell’intensità della luce trasmessa da un vetrino colorato
In funzione della lunghezza d’onda
Motivo:
Studiare le principali applicazioni della luce
•Sorgente allo Xenon
•Monocromatore con reticolo di diffrazione •Fibra ottica •Campioni
•Fotodiodo
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Serie1
Spettro misto
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Lambda
Inte
ns
ità
intensità con vetrino
Intensità
Spettro della luce bianca attraverso un vetrino gialloSpettro della luce bianca attraverso un vetrino giallo
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Serie1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Serie1
Serie2
Spettro della luce bianca attraverso un vetrino rossoSpettro della luce bianca attraverso un vetrino rosso
Questo esperimento mette in evidenzauna possibile e fondamentale applicazione
della luce
Studio delle proprietà della materiaStudio delle proprietà della materia
•LIVIO CARRIERO
•FRANCESCO PERRUCCI
•SILVIA TEDESCO
•COSIMO DESTINO
Con l’ INTERFEROMETRIA si evidenzia il carattere ondulatorio della LUCE.
Il fenomeno dell’interferenza è spiegabile solo in termini di sovrapposizione di onde.
La luce è un campo elettrico
oscillante E = E0cost
•La sorgente di luce genera un campo elettrico oscillante che si propaga nello spazio.
•L’intensità dell’onda è proporzionale al modulo quadro di E
I =E2
•Se ci sono più sorgenti il campo elettrico complessivo è la somma dei campi generati dalle singole sorgenti
Itot= |E|2= |E1+E2|2= I1+I2+2|E1E2|
P
S1
S2
Termine di interferenza
INTERFEROMETRO DI MICHELSON
È utilizzato per ottenere un’interferenza tra fasci di luce.
Il termine di interferenza dipende da come si sovrappongono le creste e le gole delle onde
Si ha quindi:
•interferenza costruttiva
|PS1-PS2|= n
•interferenza distruttiva
|PS1-PS2|= (n + 1/2)
ESPERIMENTO DI MICHELSON
FONTE DI LUCE
LASER
SCHERMO
SPECCHIO
SPECCHIOSPECCHIO SEMI RIFLETTENTE
SCOPO: misura della lunghezza d’onda della sorgente laser:
= 2 d / n. frange
RISULTATI DELL’ESPERIMENTO
Abbiamo testato la lunghezza d’onda del laser
1. d= 0.155 mm; n. frange= 498 = 622 nm
2. d= 0.160 mm; n. frange= 506 = 632 nm
la lunghezza del laser fornita dalla casa costruttrice è 633nm
•L’interferenza mette in risalto la natura ondulatoria della luce
•Attraverso l’esperimento di Michelson si può testare la lunghezza d’onda di un laser
CONCLUSIONI