Diapositiva 1 - "E. Fermi"
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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. ITIS FERMI, DESIO Costituisce l’ingresso per la luce e la sua collimazione. E’ stata impiegata una fenditura con apertura regolabile mediante vite micrometrica. ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO Ha lo scopo di ingrandire il fascio parallelo diffratto proveniente dal reticolo, cioè lo spettro, e di osservarlo tramite un oculare. ITIS FERMI, DESIO Spettro solare osservato tramite l’oculare Scatola Fenditura Specchio a 45° Reticolo inclinato ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO Nel mese di maggio 2013 il dottor Fulvio Mete ha tenuto una lezione sulla spettroscopia, dando una dimostrazione del suo spettroscopio. ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO 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. ITIS FERMI, DESIO 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°. ITIS FERMI, DESIO 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
