ITIS FERMI, DESIO
Lo spettro solare prodotto da un prisma ci appare formato da
una banda continua di colori dal rosso fino al blu-violetto. In
realtà impiegando uno strumento (spettroscopio) di maggiore
risoluzione si nota che lo spettro continuo colorato è solcato da
numerosissime righe nere, le cosiddette righe di assorbimento di
Fraunhofer.
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Costituisce l’ingresso per la luce e la
sua collimazione.
E’ stata impiegata una fenditura con
apertura regolabile mediante vite
micrometrica.
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Ha la funzione di rendere parallelo il fascio luminoso che
proviene dalla fenditura e di inviarlo al reticolo. In pratica è
costituito da un cannocchiale ( distanza focale delle lente 40
cm , cannocchiale Skywatcher Telescope AC 80/400 Star
Travel OTA acquistato presso Astroshp.de ) sistemato
all’incontrario, cioè con l’obiettivo rivolto verso il reticolo e sul
cui focheggiatore è alloggiata la fenditura.
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Costituisce il “cuore”
dello spettroscopio e ha
la funzione di disperdere
la luce incidente nelle sue
componenti
monocromatiche.
E’ stato impiegato un
reticolo a riflessione 1200
righe per mm, di forma
quadrata di 30 mm di lato
( NT 46-077 acquistato
presso Edmund Optics).
La figura in alto illustra la
funzione del reticolo.
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Ha lo scopo di ingrandire il
fascio
parallelo
diffratto
proveniente dal reticolo, cioè
lo spettro, e di osservarlo
tramite un oculare.
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Spettro solare osservato
tramite l’oculare
Scatola
Fenditura
Specchio a 45°
Reticolo inclinato
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I programmi scolastici, in particolare nelle discipline di Scienze
della Terra, Fisica e Chimica, fanno riferimento alla spettroscopia
e alla sua importanza per la comprensione della struttura degli
atomi e dell’analisi fisica degli astri. Sui libri e in rete si trovano
numerose immagini di spettri stellari, ma “dal vivo” non avevamo
mai avuto l’occasione di osservarne uno. Abbiamo perciò deciso
di metterci alla prova avviando il tentativo di costruire uno
spettroscopio per poter osservare lo spettro della luce solare.
Abbiamo così contattato il Dottor Fulvio Mete, appassionato di
astronomia e geniale costruttore di sofisticati strumenti per
l’osservazione astronomica, il quale si è subito dimostrato
entusiasta di poter intraprendere un simile progetto con una
classe di studenti liceali.
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Nel mese di maggio 2013 il
dottor Fulvio Mete ha tenuto
una lezione sulla spettroscopia,
dando una dimostrazione del
suo spettroscopio.
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Dopo aver acquistato il sistema di sostegno e di rotazione del
reticolo, la scatola di ingresso in cui alloggiare la fenditura, lo
specchietto di rinvio e l’oculare di osservazione abbiamo cercato di
costruire il prototipo del nostro spettroscopio.
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ITIS FERMI, DESIO
Prese le misure necessarie e fatti i
disegni ci siamo avvalsi della
collaborazione di un ex docente del
nostro Istituto, il professor Valerio
Menti e della sua officina meccanica,
la Ditta Spema snc di Muggiò.
Ecco alcuni disegni tecnici
dello strumento.
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Terminata la costruzione , si è eseguito l’allineamento delle
ottiche mediante un raggio laser e quindi si è proceduto alla
prova dello strumento, dapprima con una lampada da tavolo e
quindi con la luce solare.
Un problema riscontrato è stato quello della messa a fuoco
dell’immagine. Per migliorarla abbiamo preferito modificare il
progetto iniziale dando più libertà di corsa all’oculare.
La risoluzione dello strumento è buona, illuminato con la luce
solare si osserva, ruotando il reticolo, uno spettro continuo,
dal rosso fino al blu, solcato da numerosissime righe nere di
assorbimento. Si nota anche la preponderanza della
componente giallo – verde, rispetto alle altre componenti
cromatiche.
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La risoluzione dello strumento, cioè la
capacità di mostrare come distinte due
righe spettrali molto vicine, si può
calcolare con la formula :
R = ordine di interferenza * n° righe per
mm del reticolo * dimensioni in mm del
reticolo. Nel nostro caso risulta:
Componente verde dello spettro.
R= 1 * 1200 * 30 = 36000
La risoluzione perciò, per esempio quando il reticolo è illuminato
con una radiazione di 500 nm di lunghezza d’onda, risulta di
500 nm / 36000 = 0,14 A° , più che sufficiente per osservare nella
parte gialla dello spettro il famoso “ doppietto del sodio” , due
righe spettrali separate di soli 6 A°.
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Durante la costruzione dello strumento abbiamo incontrato
parecchi problemi tecnici, in quanto abbiamo dovuto ottimizzare
tutte le distanze in gioco e le dimensioni delle parti costruite. I
primi tentativi di osservare lo spettro attraverso l’oculare hanno
dato esito negativo fino a quando non siamo riusciti a collocare i
vari componenti nella posizione ottimale. Questo lavoro è stato
la possibilità di misurarsi con un problema tecnologico e, tramite
la sua soluzione, di arricchire la conoscenza teorica con elementi
di conoscenza tecnico-pratica.
Lo spettroscopio rimarrà in dotazione del laboratorio di fisica, in
modo tale che i compagni dei prossimi anni, studiando la
spettroscopia, possano vedere dal vivo ciò che studiano.
Lasciamo a loro il compito di mettere a punto una tecnica per
fotografare gli spettri osservati. Un caloroso grazie a Fulvio Mete.
www.lightfrominfinity.org
www.pno-astronomy.com
