Costruzione di un semplice spettroscopio
Materiale occorrente:
Un tubo di cartone (interno di un rotolo di carta igienica dipinto internamente
di nero)
Un cartoncino nero 5x10cm
Una lametta da rasoio a mano
Una matita
Un cutter
Una squadra
Nastro adesivo nero
Un reticolo di diffrazione (facilmente ottenibile da un buon ottico, del costo
medio di 20 €)
Prendere il tubo del rotolo di carta igienica, appoggiarlo sul cartoncino nero e
tagliare due cerchi di dimensione perfettamente uguali all’esterno del rotolo. In
una di queste fare una fenditura esattamente a metà del cerchio lunga circa 2
cm e larga circa 4mm.
Prendere una lametta da barba, spezzarla a metà e avvicinare le due metà
opposte lasciando tra le due una piccola fenditura; fissare questa nuova
fenditura su quella del cartoncino con nastro adesivo nero.
Sull’altro cerchio, esattamente a metà, disegnare un quadrato di 1.5 cm di
lato, tagliarlo e fissarvi il reticolo di diffrazione.
Chiudere ermeticamente il tubo. Per verificare il corretto assemblaggio
osservare cosa si vede ponendo una lampada a filamento di fronte alla
fenditura.
Esecuzione dell’esperienza:
Per svolgere l’esperienza successiva abbiamo bisogno dello strumento appena
costruito, di lampade colorate, di un cannello da saldatore attaccato a una
bomboletta di gas da campeggio da 500 gr. (costo di questo strumento max 20
euro in un negozio di articoli di bricolage).
Alcuni sali: sale fino da cucina, sali di potassio, solfato di rame (reperibili a
pochi euro in negozi di chimica)
Problema:
Diciamo quotidianamente “le stelle sono formate di: elio, idrogeno....”
Come facciamo ad avere queste informazioni?
La risposta è: analizzando la radiazione che ci proviene dalle stelle, in
particolare la luce. Non è sufficiente guardarla soltanto con gli occhi, ma
usiamo uno strumento: lo spettroscopio, quello che abbiamo costruito.
Quando guardiamo la luce con uno spettroscopio essa viene scomposta e noi
ne vediamo lo spettro.
Cominciamo a guardare una lampada bianca a filamento: quello che vediamo è
lo spettro ottenuto dal riscaldamento del filamento della lampada.
Qualunque lampada a filamento noi guardiamo, vediamo lo spettro continuo
(è comunque uno spettro di emissione, cioè emesso dal filamento che si
scalda)
Adesso guardiamo la lampada in alto nella stanza (quella che chiamiamo
normalmente lampada al neon). All’interno del tubo non c’è un filamento, ma
del gas: quello che vediamo è lo spettro del gas (è ancora uno spettro di
emissione, cioè emesso dal gas riscaldato). Lo spettro è a righe.
Il gas emette uno spettro a righe, un solido emette uno spettro
continuo.
Adesso guardiamo le lampade colorate.
Essendo a filamento, emetteranno uno spettro continuo, ma quando si guarda
con lo spettroscopio ad esempio la lampada blu, si vede mancare quasi
totalmente il colore rosso. Questo vuol dire che la pellicola colorata che copre
la lampada assorbe colore (che viene comunque emesso dal filamento), quindi
lo spettro che vediamo è uno spettro di assorbimento.
Adesso guardiamo con lo spettroscopio la luce solare. Se il Sole fosse un
oggetto solido vedremmo uno spettro continuo. Vediamo invece uno spettro
con tantissime linee sottili e scure.
Deduzione: lo spettro è uno spettro di assorbimento, ma siccome le linee sono
tante e sottili dovrà esserci all’interno qualcosa che emette (come il neon). La
parte esterna funziona da “vernice” di una enorme lampada: assorbe anch’essa
ciò viene emesso all’interno.
Se potessimo metterci in una stanza totalmente buia e far bruciare del sale,
vedremmo tutto totalmente nero, visibile solo una linea giallo arancia che
caratterizza l’elemento sodio.
Se guardiamo quindi la luce che arriva da una stella attraverso lo spettroscopio
vedremo linee scure, e
quindi inversamente quelle luminose, che mi
permetteranno di identificare l’elemento a cui appartengono e che quindi
costituisce la stella.
