La luce, secondo la teoria corpuscolare, è composta da particelle dotate di energia e impulso che...
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• La luce, secondo la teoria corpuscolare, è composta da particelle dotate di energia e impulso che si propagano in linea retta nello spazio vuoto. Secondo la teoria ondulatoria, invece, la luce è composta da onde, simili alle onde del mare.La teoria ondulatoria ottenne il massimo riconoscimento nel XIX secolo, grazie alla sistemazione teorica operata da J.C. Maxwell a una spettacolare previsione: l'esistenza delle onde radio.
La caratteristica fondamentale delle onde elettromagnetiche è quella di "sommare" i loro effetti; tale proprietà prende il nome di principio di sovrapposizione. Dal principio di sovrapposizione discendono tutti i fenomeni caratteristici dei moti ondulatori: i più significativi sono la diffrazione e l’interferenza .La luce possiede inoltre una curiosa proprietà, fonte di numerose applicazioni tecnologiche:la polarizzazione.
• L’assorbimento.• La polarizzazione.• Diffrazione e interferenza.
ESPERIMENTO SULL’ASSORBIMENTO
Obbiettivo dell’esperimento è valutare la relazione tra l’intensità della sorgente (I0) e l’intensità della sorgente filtrata (It) e misurare l’intensità di ogni frequenza emessa dalla sorgente luminosa con e senza filtri.
•SORGENTE: emette radiazioni luminose in tutte le lunghezze d’onda•MONOCROMATORE: grazie ad un reticolo di diffrazione separa la luce nelle diverse lunghezze d’onda•CAMPIONI: vetrini di diversi colori usati da filtro•FIBRA OTTICA: trasmette la luce al sensore rilevatore•SENSORE-RILEVATORE: rileva e misura l’intensità della luce trasmessa
05
10
15202530
354045
350 400 450 500 550 600 650 700
lunghezza d'onda (nm)
inte
nsità
(nw
)
intensità
intensitàtrasmessa:giallo
intensitàtrasmessa:rosso
intensitàtrasmessa:blu
GRAFICI SULL’ASSORBIMENTO
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
350 400 450 500 550 600 650 700
lunghezza d'onda (nm)
It/I0
coefficientetrasmissioneB
coefficientetrasmissioneG
coefficientetrsmissioneR
La PolarizzazioneLa Polarizzazione• La polarizzazione
consiste nell’intervento sulla propagazione di un
fascio di luce obbligandolo a “viaggiare” in
un’unica direzione con l’aiuto di un filtro
polarizzatore; diversamente, le onde verrebbero emesse in
tutte le direzioni.
Osservazioni sulla natura Osservazioni sulla natura vettoriale della lucevettoriale della luce
• A determinare la propagazione della luce polarizzata sono i filtri polaroid caratterizzati da un asse specifico: infatti solo la componente parallela a questo sarà in grado di propagarsi.
100%100%
0%0%
50%50%
Legge di MalusLegge di Malus• Utilizzando due polarizzatori, un
fotodiodo, un fotometro ed una sorgente luminosa abbiamo dimostrato la relazione esistente tra l’intensità di luce trasmessa (=It) e l’intensità di luce incidente (=I0). A seconda dell’angolo di inclinazione dell’asse di polarizzazione l’intensità di luce trasmessa varia rispetto a quella di luce incidente: t= I0 t= 0 da questi dati si deduce che l’andamento della funzione It=I0*cos2sarà cosinusoidale.
It= I0 *cos2
legge di Malus: It = I0*cos^2
00,20,40,60,8
11,2
0 50 100 150 200
SPERIMENTALE1
TEORICO
SPERIMENTALE 2
FOTOMETRO
THETA I 1 SPERIMENTALE 1 TEORICO I 2 SPERIMENTALE 20 241 1 1 235 1
10 240 0,985507246 0,96984631 232 0,95312520 233 0,884057971 0,883022222 227 0,87530 225 0,768115942 0,75 218 0,73437540 214 0,608695652 0,586824089 208 0,57812550 202 0,434782609 0,413175911 200 0,45312560 190 0,260869565 0,25 190 0,29687570 182 0,144927536 0,116977778 179 0,12580 175 0,043478261 0,03015369 173 0,0312590 172 0 3,75247E-33 171 0
100 175 0,043478261 0,03015369 173 0,03125110 182 0,144927536 0,116977778 179 0,125120 191 0,275362319 0,25 189 0,28125130 203 0,449275362 0,413175911 200 0,453125140 211 0,565217391 0,586824089 211 0,625150 221 0,710144928 0,75 221 0,78125160 226 0,782608696 0,883022222 229 0,90625170 229 0,826086957 0,96984631 234 0,984375180 232 0,869565217 1 235 1
Sono due fenomeni che evidenziano la natura ondulatoria della luce
L’interferenza si verifica fra due sorgenti di luce poste ad una breve distanza e se ne distinguono due tipologie:
La diffrazione è l’interferenza tra infinite sorgenti di luce puntiformi
INTERFERENZA COSTRUTTIVA
quando le due onde luminose giungono allo schermo in fase e si sommano
INTERFERENZA
DISTRUTTIVA
quando le onde luminose sono in opposizione di fase e si annullano
•LASER, MONOCROMATICO E COERENTE
•DISCO CON DIVERSE FENDITURE
•RILEVATORE
•INTERFACCIA
Strumenti per l’esperienza di misura della lunghezza d’onda della luce laser
Graph Display
Run #2
Position (cm)
-17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
02
46
810
1214
1618
2022
2426
2830
Run
#2In
tens
ity (%
max
)
Condizione per il primo massimo:
lambda= (y·d) / D
lambda= lunghezza d’onda
d= ampiezza della fessura
D= distanza tra le fessure e il rilevatore
y= distanza media tra i picchi
ESEMPIO:
fenditura= 0.04- 0.25 mm
D= 900 mm
d= 0.25 mm
y= 2.23 mm
lambda= (2.23 mm·0.25mm)/ 900 mm= 0.00061944 mm= 619.44 nm
•Interferenza e diffrazione sono fenomeni legati alla natura ondulatoria della luce;
• ma passando nel campo della fisica quantistica si possono osservare frange d’interferenza create dai fotoni;
•è interessante notare come anche gli ELETTRONI possano dare luogo a fenomeni d’interferenza : nonostante abbiano una massa propria possono avere comportamento ondulatorio.