Costruiamo uno spettroscopio solare Osserviamo lo spettro del Sole
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Costruiamo uno spettroscopio solare Ingredienti: • Tubo di cartone del diametro di 6 cm e lungo 50 cm • Foglio di cartone non troppo rigido • Foglio di alluminio per uso alimentare tipo Domopack • Nastro adesivo, forbici, colla per cartone • Tempera di colore nero • Reticolo di diffrazione da 500 o 1000 righe/mm Preparazione Ritagliate quattro dischetti di cartone del diametro di 6 cm; in due di essi praticate una finestrina di 10 x 25 mm e negli altri due un’analoga di 25 x 35 mm. Ritagliate, inoltre, quattro striscioline di cartone, di 2 cm di larghezza e di circa 18,6 cm di lunghezza, che serviranno di sostegno ai dischetti e che, quindi, piegate ad anello devono aderire perfettamente alla superficie interna del tubo di cartone. Annerire con la tempera nera la superficie interna del tubo di cartone per eliminare le riflessioni. Dal foglio di alluminio ritagliare un rettangolo di 15 x 30 mm e tagliarlo a metà. Sistemare e fissare con il nastro adesivo i due pezzi di alluminio tra i due dischetti di cartone con la finestrina di 10 x 25, in modo da formare una fenditura il più sottile possibile ( < 0.5 mm). La fenditura deve venire a trovarsi a metà della finestrina e non deve spostarsi. Dischetto in cartone sul quale incollare la fenditura Dischetto in cartone sul quale posizionare il reticolo Posizionate il reticolo di diffrazione tra gli altri due dischetti di cartone e fissatelo con del nastro adesivo. Attenzione a non toccare con le dita il reticolo. Inserite una striscia di cartone all’interno del tubo, a circa 2 cm dal bordo, poi il dischetto con la fenditura poi, ancora l’altra striscia di cartone a bloccare il tutto. Fate lo stesso dall’altro lato del tubo inserendo il dischetto con il reticolo e bloccandolo nello stesso modo con le striscioline di cartone. Attenzione che le righe del reticolo devono essere parallele alla fenditura. Lo spettroscopio è pronto per essere puntato verso il Sole. Varianti Si può usare un reticolo di diffrazione da 1000 righe/mm che ha un potere di diffrazione doppio, in questo caso il piano del reticolo deve essere tenuto più vicino all’occhio, pertanto la strisciolina di cartone più interna sarà posta ad 1 cm e quella più esterna sarà di 1 cm. É possibile acquistare i reticoli di diffrazione direttamente dalla casa produttrice francese… oppure presso l’UAI. Osserviamo lo spettro del Sole Lo spettro appare costituito da un fondo continuo composto da tutti i colori dell’iride. A sinistra inizia l’ultravioletto ed a destra l’infrarosso. L’ intensità massima di luce si ha in corrispondenza del giallo, da cui si deduce, da considerazioni di natura fisica, che la temperatura superficiale dell’ astro è di circa 5.700 °K. Lo spettro è solcato di righe nere, dette righe di assorbimento, corrispondenti ai vari elementi chimici delle fotosfera solare. La prima misurazione delle lunghezze d’ onde di queste righe è stata effettuata da Joseph von Fraunhofer (1787-1826), dal quale le righe hanno preso il nome. Tubo da 6 x 50 cm Strisce di cartone di sostegno del dischetto La spiegazione del fenomeno fu data nel 1859 dal fisico tedesco Kirchhoff che enunciò tre leggi fondamentali: Solidi, liquidi o gas a forte pressione (cioè densi) forniscono uno spettro continuo. Un gas incandescente a bassa pressione (cioè rarefatto) fornisce uno spettro continuo più righe brillanti specifiche (di emissione) Un gas freddo attraversato dall’energia emessa da una sorgente continua genera righe scure (di assorbimento). L’analisi del colore e della posizione delle righe ci svela la composizione chimica dell’ oggetto osservato. Lo spettro di una stella ci da informazioni anche su: • La sua fase evolutiva • Eventuali fenomeni cataclismatici sulla sua superficie • Moti di rotazione • Moti di avvicinamento o allontanamento • Presenza di campi magnetici Curiosità Puntatelo ora su Sole al tramonto; in cosa differisce lo spettro rispetto all’osservazione del Sole allo zenith? (Sparisce la parte blu del Sole, aumenta la componente rossa e si notano le intense bande di assorbimento dell’ossigeno atmosferico nel rosso perché la luce del Sole attraversa più strati d’ aria) Provate a puntare lo strumento sulla Luna piena. Quale differenza notate? (Nessuna perché osservate sempre la luce del Sole riflessa dalla Luna!) Provate a puntare lo strumento su sorgenti luminose diverse, tubo al neon, lampade incandescenti, lampade a basso consumo, ecc.. Come è costituto lo spettro? Perché? Provate a sistemare il vs. reticolo davanti all’obiettivo della macchina fotografica e tentate di riprendere lo spettro di qualche stella molto brillante. IL CIELO IN UNA … SCUOLA Il progetto didattico UAI per lo sviluppo della didattica dell’Astronomia nella scuola SCHEDE DIDATTICHE Per maggiori informazioni: Commissione Didattica UAI Responsabile: Prof.ssa Maria Antonietta Guerrieri email: [email protected] Sito Internet: http://didattica.uai.it Sezione Spettroscopia UAI Responsabile: Pierfranco Bellomo Email: [email protected] Sito Internet: http://spettroscopia.uai.it Unione Astrofili Italiani www.uai.it
