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