SCHEDA TECNICA SPETTROSCOPIO A RETICOLO DI DIFFRAZIONE Lo spettroscopio a reticolo di diffrazione è uno strumento che consente la misura delle singole lunghezze d’onda che compongono una radiazione policromatica utilizzando il “potere dispersivo” del reticolo di diffrazione (ved. scheda tecnica “reticolo di diffrazione e dispersione della luce”). Lo spettroscopio mostrato in figura è costituito da tre parti: il collimatore, la piattaforma girevole-porta reticolo e il cannocchiale. 1 MESSA A PUNTO DELLO SPETTROSCOPIO La luce di cui si vuole misurare la (o le) lunghezza d’onda, prodotta da una lampada, viene fatta incidere su una fenditura che costituisce l’oggetto luminoso per il resto dell’apparato. Tale fenditura ha ampiezza regolabile ed è posta all’ingresso di un tubo collimatore. I raggi provenienti da tale fenditura vengono trasformati in raggi paralleli mediante una lente convergente posta all’interno del collimatore. Bisogna quindi che la fenditura giaccia sul piano focale di tale lente. I raggi paralleli così prodotti devono incidere sul reticolo di diffrazione perpendicolarmente e all’uscita vengono osservati mediante un cannocchiale. Il sistema di lenti contenuto nel cannocchiale deve formare un’immagine virtuale alla distanza della visione distinta quando è colpito da raggi paralleli uscenti dal reticolo. Bisogna, pertanto, regolare il sistema di lenti del cannocchiale in modo che faccia vedere nitidi oggetti posti all' infinito. Una fase preliminare dell’esperimento consiste pertanto in una accurata messa a punto dello spettroscopio. a) Messa a fuoco della croce di riferimento dell’ oculare Guardare attraverso l’oculare. Dovrebbe essere visibile una croce di riferimento. Se non è nitida, spingere dentro o estrarre leggermente l’oculare fino a quando appare nitida. Il fatto che eventualmente la croce non sia dritta non costituisce un problema. Quella che conta è la posizione del punto di incrocio. b) Regolazione del cannocchiale Puntare il cannocchiale verso un oggetto distante (una decina di metri sarà una sufficiente approssimazione dell’infinito) e agendo sull’apposita vite, mettere a fuoco tale oggetto. Adesso, il cannocchiale sarà in grado di formare, alla distanza della visione distinta, un’immagine virtuale della fenditura con raggi paralleli provenienti dal reticolo. c) Messa a punto del collimatore 1. Accendere la lampada e attendere che si stabilizzi. Se il reticolo e/o il portareticoli si trovano sulla piattaforma, rimuoverli, in modo da poter guardare la fenditura direttamente attraverso il sistema cannocchiale-collimatore. Allineare cannocchiale e collimatore e osservare l’immagine della fenditura. Regolare con l’apposita vite la distanza tra 2 fenditura e lente convergente del collimatore finché l’immagine della fenditura appare nitida. Raggiunta tale condizione, la fenditura giacerà nel piano focale della lente e quindi i raggi provenienti dalla fenditura diventeranno paralleli prima di incidere sul reticolo. 2. Si può in questa fase anche regolare un po’ con un’altra vite la larghezza della fenditura, in modo da regolare l’intensità luminosa dell’immagine. (Questo può essere fatto anche successivamente e servirà a trovare un compromesso tra il fatto che se l’intensità è bassa alcune righe saranno poco visibili, specie negli spettri di ordine superiore, e il fatto che righe vicine tra loro potrebbero essere difficili da risolvere se la larghezza della fenditura è grande). d) Messa in piano della piattaforma centrale (*) 1. Bloccare la piattaforma. Bloccare il movimento grosso del cannocchiale (apposita vite), centrare con cura (nel senso destra-sinistra) l’immagine della fenditura con la croce di riferimento mediante movimenti fini del cannocchiale (vite micrometrica). In questa posizione il cannocchiale è allineato con il collimatore. Notare il valore ϑrif indicato dalla scala goniometrica di uno dei due nonii. 2. Montare il portareticoli sulla piattaforma fissandolo con le viti agli appositi fori e inserirvi il reticolo. Accertarsi che la piattaforma sia posta a un’altezza tale che la luce proveniente dal cannocchiale possa attraversare il reticolo. Se necessario, aggiustare l’altezza della piattaforma. 3. Sbloccare il cannocchiale, ruotarlo esattamente di 90° (rispetto a ϑrif ) verso destra e bloccarlo in questa posizione. Sbloccare e ruotare adesso la piattaforma, prima con movimento grosso e poi con movimento fine, fino a quando l’immagine della fenditura riflessa dalla superficie del reticolo appare centrata (nel senso destra-sinistra) sulla croce di riferimento. In tale posizione, il piano del reticolo è evidentemente a 45° con l’asse del collimatore, cioè con la direzione del fascio luminoso. 4. Osservare l’altezza dell’immagine della fenditura rispetto alla croce di riferimento. Se l’immagine non risultasse centrata nel senso su-giù, aggiustare ancora l’altezza della piattaforma. 5. Sbloccare e ruotare adesso il cannocchiale di 180°, in modo che risulti adesso ruotato di 90° verso sinistra rispetto al collimatore. Bloccarlo in questa posizione. Sbloccare e ruotare adesso la piattaforma, fino a quando di nuovo l’immagine della fenditura riflessa 3 dalla superficie del reticolo appare centrata (nel senso destra-sinistra) sulla croce di riferimento. Ripetere l’osservazione dell’altezza dell’immagine della fenditura rispetto alla croce di riferimento. Se da questo lato non risultasse centrata nel senso su-giù, allora la piattaforma non è in piano. Agire sulle viti della piattaforma per correggere al meglio tale situazione. 6. Sbloccare e riportare indietro il cannocchiale di 180°, in modo che risulti nuovamente ruotato di 90° verso destra rispetto al collimatore. Bloccarlo in questa posizione. Sbloccare e riportare indietro adesso la piattaforma, fino a quando l’immagine della fenditura riflessa dalla superficie del reticolo appare nuovamente centrata (nel senso destra-sinistra) sulla croce di riferimento. Ripetere nuovamente l’osservazione dell’altezza dell’immagine della fenditura rispetto alla croce di riferimento da questo lato. Se ora, da questo lato, l’immagine della fenditura non è più centrata nel senso su-giù, aggiustare di nuovo un po' con le viti l’inclinazione della piattaforma. e) Posizionamento del reticolo perpendicolarmente ai raggi incidenti (*) Con il cannocchiale ancora bloccato a 90° da una delle due parti, e accertatisi che l’immagine della fenditura riflessa dalla superficie del reticolo è centrata (nel senso destrasinistra) sulla croce di riferimento (posizione in cui il piano del reticolo è a 45° con l’ asse del collimatore, cioè con la direzione del fascio luminoso) ruotare la piattaforma, nel verso in cui il reticolo si dispone perpendicolarmente al collimatore, esattamente di 45°; in tal modo il piano del reticolo diviene esattamente perpendicolare all’asse ottico del collimatore. Bloccare definitivamente la piattaforma. (*) La procedura descritta ai punti d) ed e) non deve necessariamente essere ripetuta ogni volta che si utilizza lo strumento. Sitografia: www.ct.infn.it/~costa/Lab2 4