Costruiamo uno spettroscopio solare
Ingredienti:
• Tubo di cartone del diametro di 6 cm e lungo 50 cm
• Foglio di cartone non troppo rigido
• Foglio di alluminio per uso alimentare tipo Domopack
• Nastro adesivo, forbici, colla per cartone
• Tempera di colore nero
• Reticolo di diffrazione da 500 o 1000 righe/mm
Preparazione
Ritagliate quattro dischetti di cartone del diametro di 6 cm; in due di essi
praticate una finestrina di 10 x 25 mm e negli altri due un’analoga di 25 x 35
mm.
Ritagliate, inoltre, quattro striscioline di cartone, di 2 cm di larghezza e di circa
18,6 cm di lunghezza, che serviranno di sostegno ai dischetti e che, quindi,
piegate ad anello devono aderire perfettamente alla superficie interna del tubo
di cartone.
Annerire con la tempera nera la superficie interna del tubo di cartone per
eliminare le riflessioni.
Dal foglio di alluminio ritagliare un rettangolo di 15 x 30 mm e tagliarlo a metà.
Sistemare e fissare con il nastro adesivo i due pezzi di alluminio tra i due
dischetti di cartone con la finestrina di 10 x 25, in modo da formare una
fenditura il più sottile possibile ( < 0.5 mm).
La fenditura deve venire a trovarsi a metà della finestrina e non deve
spostarsi.
Dischetto in cartone sul quale
incollare la fenditura
Dischetto in cartone sul quale
posizionare il reticolo
Posizionate il reticolo di diffrazione tra gli altri due dischetti di cartone e
fissatelo con del nastro adesivo. Attenzione a non toccare con le dita il
reticolo. Inserite una striscia di cartone all’interno del tubo, a circa 2 cm dal
bordo, poi il dischetto con la fenditura poi, ancora l’altra striscia di cartone a
bloccare il tutto.
Fate lo stesso dall’altro lato del tubo inserendo il dischetto con il reticolo e
bloccandolo nello stesso modo con le striscioline di cartone. Attenzione che le
righe del reticolo devono essere parallele alla fenditura.
Lo spettroscopio è pronto per essere puntato verso il Sole.
Varianti
Si può usare un reticolo di diffrazione da 1000 righe/mm che ha un potere di
diffrazione doppio, in questo caso il piano del reticolo deve essere tenuto più
vicino all’occhio, pertanto la strisciolina di cartone più interna sarà posta ad 1
cm e quella più esterna sarà di 1 cm.
É possibile acquistare i reticoli di diffrazione direttamente dalla casa
produttrice francese… oppure presso l’UAI.
Osserviamo lo spettro del Sole
Lo spettro appare costituito da un fondo continuo composto da tutti i colori
dell’iride. A sinistra inizia l’ultravioletto ed a destra l’infrarosso. L’ intensità
massima di luce si ha in corrispondenza del giallo, da cui si deduce, da
considerazioni di natura fisica, che la temperatura superficiale dell’ astro è di
circa 5.700 °K.
Lo spettro è solcato di righe nere, dette righe di assorbimento, corrispondenti
ai vari elementi chimici delle fotosfera solare.
La prima misurazione delle lunghezze d’ onde di queste righe è stata
effettuata da Joseph von Fraunhofer (1787-1826), dal quale le righe hanno
preso il nome.
Tubo da 6 x 50 cm
Strisce di cartone di
sostegno del dischetto
La spiegazione del fenomeno fu data nel 1859 dal fisico tedesco Kirchhoff
che enunciò tre leggi fondamentali:
Solidi, liquidi o gas a forte pressione (cioè densi) forniscono uno spettro
continuo.
Un gas incandescente a bassa pressione (cioè rarefatto) fornisce uno spettro
continuo più righe brillanti specifiche (di emissione)
Un gas freddo attraversato dall’energia emessa da una sorgente continua
genera righe scure (di assorbimento).
L’analisi del colore e della posizione delle righe ci svela la composizione
chimica dell’ oggetto osservato.
Lo spettro di una stella ci da informazioni anche su:
• La sua fase evolutiva
• Eventuali fenomeni cataclismatici sulla sua superficie
• Moti di rotazione
• Moti di avvicinamento o allontanamento
• Presenza di campi magnetici
Curiosità
Puntatelo ora su Sole al tramonto; in cosa differisce lo spettro rispetto
all’osservazione del Sole allo zenith? (Sparisce la parte blu del Sole,
aumenta la componente rossa e si notano le intense bande di
assorbimento dell’ossigeno atmosferico nel rosso perché la luce del Sole
attraversa più strati d’ aria)
Provate a puntare lo strumento sulla Luna piena. Quale differenza notate?
(Nessuna perché osservate sempre la luce del Sole riflessa dalla Luna!)
Provate a puntare lo strumento su sorgenti luminose diverse, tubo al
neon, lampade incandescenti, lampade a basso consumo, ecc.. Come è
costituto lo spettro? Perché?
Provate a sistemare il vs. reticolo davanti all’obiettivo della macchina
fotografica e tentate di riprendere lo spettro di qualche stella molto
brillante.
IL CIELO IN UNA … SCUOLA
Il progetto didattico UAI per lo sviluppo
della didattica dell’Astronomia nella scuola
SCHEDE DIDATTICHE
Per maggiori informazioni:
Commissione Didattica UAI
Responsabile: Prof.ssa Maria Antonietta Guerrieri
email: [email protected]
Sito Internet: http://didattica.uai.it
Sezione Spettroscopia UAI
Responsabile: Pierfranco Bellomo
Email: [email protected]
Sito Internet: http://spettroscopia.uai.it
Unione Astrofili Italiani
www.uai.it
