scheda tecnica spettroscopio a reticolo di diffrazione

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.
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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
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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
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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
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