luce_T2

LUCE
Serafino Convertini
Alessandra Forcina
Paolo De Paolis
Giovanna Russo
Livio Carriero
Cosimo Destino
Francesco Perrucci
Silvia Tedesco
• 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:
l= dy/kD
dove l 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
l=dx/kD
D=1138mm
a=0.04mm
Raccolta 1
d=0.25mm
Raccolta 2
d=0.5mm
Lambda ottenuta
sperimentalmente
l=654nm
l dichiarata = 660-680nm
Raccolta n°5
Raccolta n°3
Raccolta n°1
Intensità (% max)
Intensità (% max)
Intensità (% max)
0
1.0
2.0 0
2.0
4.0 0
2.0
4.0
Grafico
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
Raccolta n°1, 3, 5
Po sizione (cm)
12.0
13.0
14.0
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.
L
a
P
o
l
a
r
i
z
z
a
z
i
o
n
e
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.
Luce non polarizzata
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
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
f con la direzione del primo
polarizzatore, il campo elettrico
trasmesso sarà dato da:
E2 = E1 cos f
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 (f), è quindi :
I2 = I1 cos2f
(legge di Malus)
ESPERIMENTO DI POLARIZZAZIONE
Obiettivo dell’esperimento:
VERIFICA DELLA LEGGE DI MALUS
Polarizzatori
Sorgente di luce
La luce polarizzata
linearmente,proveniente
dal primo polarizzatore
passa attraverso
l’analizzatore colpendo un
sensore,che ne segnala
l’intensità.
DATI SPERIMENTALI
15
intensità
10
5
0
-100
0
100
200
300
-5
angolo (°)
intensità relativa
legge malus
400
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
Spettro della luce bianca attraverso un vetrino giallo
Spettro misto
18
16
14
Intensità
12
10
intensità con vetrino
8
Intensità
6
4
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,9
Lambda
0,8
0,7
0,6
0,5
Serie1
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Spettro della luce bianca attraverso un vetrino rosso
18
16
14
12
10
Serie1
Serie2
8
6
4
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
Serie1
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Questo esperimento mette in evidenza
una possibile e fondamentale applicazione
della luce
Studio delle proprietà della materia
•LIVIO CARRIERO
•SILVIA TEDESCO
•FRANCESCO PERRUCCI
•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 = E0cost
•La sorgente di luce genera un
campo elettrico oscillante che
si propaga nello spazio.
I =E2
•L’intensità dell’onda è
proporzionale al modulo
quadro di E
•Se ci sono più sorgenti il
campo elettrico
complessivo è la somma
dei campi generati dalle
singole sorgenti
S1
P
S2
Termine
di interferenza
Itot= |E|2= |E1+E2|2= I1+I2+2|E1E2|
INTERFEROMETRO DI
MICHELSON
È utilizzato per
ottenere
un’interferenza
tra fasci di
luce.
Si ha quindi:
•interferenza costruttiva
|PS1-PS2|= nl
Il termine di
interferenza
dipende da
come si
sovrappongono
le creste e le
gole delle onde
•interferenza distruttiva
|PS1-PS2|= (n + 1/2) l
ESPERIMENTO DI MICHELSON
SPECCHIO
SPECCHIO SEMI
RIFLETTENTE
SPECCHIO
FONTE DI LUCE
LASER
SCOPO: misura della
lunghezza d’onda l della
sorgente laser:
SCHERMO
l = 2 d / n. frange
RISULTATI DELL’ESPERIMENTO
Abbiamo testato la lunghezza d’onda del laser
1. d= 0.155 mm; n. frange= 498  l = 622 nm
2. d= 0.160 mm; n. frange= 506  l = 632 nm
la lunghezza del laser fornita dalla casa costruttrice è 633nm
CONCLUSIONI
•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