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Laboratorio di onde
II anno CdL in Fisica
Misura 7 – Polarizzazione
Obiettivi
MISURA: Utilizzo di filtri polarizzatori per analizzare la radiazione emessa da diverse sorgenti e
valutazione qualitativa degli effetti di birifrangenza.
ELABORAZIONE: Estrazione curva intensità vs. angolo polarizzatori.
Sorgente
Polarizzatore
Fotodiodo
Multimetro
Generatore
A
Binario
Figura 1. Schema di realizzazione
+
Figura 3. Fotodiodo Centronic OSD15-5T
Figura 2. Filtro polarizzatore su goniometro.
Figura 4. Schema di connessione in polarizzazione inversa del
fotodiodo Centronic OSD15-5T
Strumenti e materiali necessari
1. Fotodiodo Centronic OSD15-5T connesso in un circuito in polarizzazione inversa (Fotodiodo,
Multimetro, Generatore di tensione)
2. Due filtri polarizzatori su supporto
3. Binario graduato
1
4. Sorgente di luce bianca e Laser
5. Vari oggetti trasparenti
Procedura di montaggio e misura
Installazione e allineamento
1) Connettere il fotodiodo al generatore di tensione ponendo in serie un multimetro (utilizzato
come amperometro). In questa configurazione, la corrente misurata nel circuito Atot è formata
da due componenti: una di bassa intensità Ai(Vp) è dovuta al comportamento del fotodiodo
come resistore ad alta resistenza (valutabile in una misura in totale assenza e proporzionale alla
ddp Vp) e una seconda Al indotta dalla luce incidente sulla superficie del fotodiodo e
proporzionale alla sua intensità Al = k Il. Si ottiene quindi un trasduttore di intensità luminosa in
cui il segnale elettrico è
Atot(Vp , Il)= Ai(Vp) + Al(Il) = Ai(Vp) + k Il
con k = 0.40±0.05 A/W.
2) Fissare sul binario la sorgente laser e il fotodiodo ad una distanza relativa di circa 15 cm.
3) Accendere la sorgente laser e regolare la disposizione degli strumenti in modo che la luce
emessa colpisca la superficie attiva del fotodiodo. Spegnere la sorgente laser.
Misura A
4) Accendere il generatore di tensione e fornire 10.0 V al fotodiodo. Da questo momento in poi
è essenziale ridurre al massimo l’illuminazione dell’ambiente e non modificare la
posizione della sorgente e del fotodiodo. Si consiglia di porre la superficie sensibile del
fotodiodo opposta alle finestre del laboratorio.
5) Misurare la corrente nel circuito del fotodiodo (corrente di buio).
6) Accendere la sorgente laser e misurare la corrente foto-indotta (Intensità massima)
7) Inserire un filtro polarizzatore fra sorgente e fotodiodo dopo aver impostato la posizione della
ghiera a Ω1=0° e misurare la corrente nel circuito del fotodiodo Atot.
8) Ruotare il filtro fino a theta1=350° a passi di 10° e misurare la corrente nel circuito del
fotodiodo Atot(Ω1).
Misura B
9) Sostituire il laser con la sorgente di luce bianca e ripetere i passi da 6) a 8).
Sorgente
Polarizzatori
Fotodiodo
Multimetro
Generatore
A
Binario
Figura 5. Schema doppio filtro polarizzatore
Misura C
10) Inserire un secondo filtro polarizzatore fra il primo e il fotodiodo.
11) Fissare gli angoli di entrambi i filtri polarizzatori a Ω=0°.
12) Accendere la sorgente di luce bianca e misurare la corrente nel circuito del fotodiodo
Atot(Ω1=0°; Ω2) ruotando il secondo filtro da Ω2=0° a Ω2=350° a passi di 10°.
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Sorgente
Polarizzatori
Binario
Figura 6. Schema osservazione oggetti con filtri polarizzatori incrociati
Misura D
13) Porre il secondo filtro polarizzatore a Ω2=90° lasciando il primo a Ω1=0°.
14) Inserire fra i due filtri oggetti trasparenti e osservare le relative immagini attraverso i filtri stessi.
Domande e questioni
1. Descrivere l’andamento dell’intensità luminosa per le misure A, B e C attraverso i grafici di
Il(Ω1[,Ω2]) e commentare l’andamento degli stessi.
2. Perché i grafici relativi alle misure A e C sono simili?
3. Nella misura B, qual’è la riduzione di intensità luminosa dovuta all’inserimento di un filtro
polarizzatore. Spiegare da cosa deriva tale riduzione.
4. Nella misura C, cosa avviene a polarizzatori incrociati (∆Ω1,2=90°, 270°)? Perché?
5. In che modo la natura degli oggetti trasparenti interposti fra i due filtri incrociati modifica
l'immagine?
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Filtro Polaroid (da Wikipedia)
A Polaroid polarizing filter (…) is made from polyvinyl alcohol (PVA) plastic with an iodine doping.
Stretching of the sheet during manufacture causes the PVA chains to align in one particular direction.
Valence electrons from the iodine dopant are able to move linearly along the polymer chains, but not
transverse to them. So incident light polarized parallel to the chains is absorbed by the sheet; light
polarized perpendicularly to the chains is transmitted. The durability and practicality of Polaroid makes
it the most common type of polarizer in use, for example for sunglasses, photographic filters, and liquid
crystal displays. It is also much cheaper than other types of polarizer.
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