DALL`OTTICA GEOMETRICA AL TEM VEDERE L`INVISIBILE
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DALL’OTTICA GEOMETRICA AL TEM VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Prof. Tiziana Segalini Liceo Classico-Scientifico “Ariosto-Spallanzani” Reggio Emilia Documentaria 2007 Modena 7 settembre 2007 Modena, DALL’OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Classe partecipante: IVB, Liceo Scientifico “L.Spallanzani”, Reggio Emilia Insegnanti: Tiziana Segalini, Liceo “Ariosto Ariosto-Spallanzani Spallanzani”, Reggio Emilia Referente del laboratorio: Dott Stefano Frabboni Dott. Dipartimento di Fisica Università di Modena e Reggio P i d per lla preparazione Periodo i a scuola: l marzo-maggio ‘07 per il laboratorio in Università: giugno ‘07 DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Qualche precedente: al FestivalScienza di Genova 2006 abbiamo visitato le mostre sul Sincrotrone di Trieste e sul microscopio elettronico l tt i a scansione i (SEM) (SEM). Preparazione a scuola: viene effettuata in aula e nel laboratorio scolastico (circa 10 ore). Utilizziamo materiale povero: • un puntatore laser (λ~650nm), come sorgente g • una fenditura singola, costruita con due lamette da barba • serie di reticoli di diffrazione, costruiti con diapositive di reticoli disegnati e fotografati a distanza. Non abbiamo la possibilità di variare la luce, ovvero la sua lunghezza d’onda: anche utilizzando luce bianca scomposta forse non avremmo avuto possibilità di fare osservazioni rilevanti (scarsa sensibilità). DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Gli obiettivi principali a cui puntiamo in questa fase sono: •p prendere confidenza con la diffrazione della luce (meno familiare di quella del suono o delle onde sull’acqua); • introdurre la diffrazione degli elettroni (dualismo onda-particella onda particella, lunghezza d d’onda onda associata ad una particella,…) • capire quali grandezze e quali relazioni tra loro sono importanti per il verificarsi della diffrazione (dimensioni dell’ostacolo dell ostacolo ~ lunghezza d’onda della luce); • determinare come cambia la figura di diffrazione con il variare delle dimensioni dell’oggetto. ’ DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Ciò ha portato ad alcune osservazioni importanti: • variando il passo del reticolo, si osserva che la distanza tra i massimi della figura di diffrazione è inversamente proporzionale al passo del reticolo; • l’analisi della figura di diffrazione della singola fenditura ci permette permette, con un modello matematico semplice, di avere una stima della larghezza della fenditura. Quindi, Q i di in i sintesi, i t i sii nota t la l possibilità ibilità di “misurare” lunghezze molto piccole, sia in modo assoluto nel caso della fenditura singola, sia in modo relativo nel caso del reticolo . DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei IL LABORATORIO DIDATTICO allestito in questo progetto ci ha fornito un’occasione preziosa p p per allargare g il campo p delle esperienze oltre i limiti del nostro laboratorio scolastico. Marce in più: • lezione qualificata sul microscopio ottico a trasmissione e sul TEM; • esperienze a piccolo gruppo che focalizzano i vari aspetti della diffrazione della luce (figure di diffrazioni di oggetti a simmetria più complessa come i reticoli bidimensionali • oppure diffrazione di luce di frequenze differente DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Marce in più: • possibilità di confrontare le figure di diffrazione della luce laser su reticolo rotante e degli elettroni su reticolo policristallino; Confronto tra laser su reticolo in rotazione e elettroni su policristallo • visita al TEM e conoscenza del suo utilizzo in svariati campi di ricerca. • DALL’ OTTICA GEOMETRICA AL TEM 1 VEDERE L’INVISIBILE Laboratorio di fisica moderna per il triennio dei Licei Obiettivi raggiunti e ricadute didattiche: • approccio più concreto (hands on) all’argomento g diffrazione,, in g generale,, e conseguenti ricadute positive sull’apprendimento di argomenti funzionali a questo (lenti, costruzione dell’immagine …); • maggiore interesse da parte degli studenti studenti, solitamente desiderosi di attività qualificate di laboratorio; • possibilità per gli studenti di elaborare in modo proprio le relazioni intercorrenti tra figure di diffrazione ed oggetti e, in particolare, • di confrontare la diffrazione della luce e degli elettroni, rendendosi conto della natura ondulatoria degli elettroni; • il laboratorio è propedeutico allo studio della per i ragazzi g di quarta q ((magari g fisica moderna p associato al laboratorio sull’effetto fotoelettrico) oppure può farne parte integrante, se viene sfruttato durante la quinta classe. classe
