– Gruppo 1: Maurilio Fava, Chiara Maranò,
Marina Pellegrino, Michela Ponzo.
– Gruppo 2: Amelia Caretto, Giorgia De Virgiliis, Elisa
Iaia, Elisa Magrì, Noemi Ognibene.
• 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
intensità (nw)
GRAFICI SULL’ASSORBIMENTO
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
intensità
intensità
trasmessa:giallo
intensità
trasmessa:rosso
intensità
trasmessa:blu
350 400 450 500 550 600 650 700
lunghezza d'onda (nm)
1
It/I0
0.8
coefficiente
trasmissioneB
0.6
coefficiente
trasmissioneG
0.4
coefficiente
trsmissioneR
0.2
0
350 400 450 500 550 600 650 700
lunghezza d'onda (nm)
La 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 vettoriale
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%
0%
50%
Legge 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:
q=0 --> It= I0
q=90 --> It= 0
da questi dati si deduce che
l’andamento della funzione
It=I0*cos2q
sarà cosinusoidale.
It= I0 *cos2 q
THETA
legge di Malus: It = I0*cos^2 q
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
SPERIMENTALE1
TEORICO
SPERIMENTALE 2
FOTOMETRO
0
50
100
150
200
I1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
SPERIMENTALE 1 TEORICO I 2
241
1
1
240
0,985507246 0,96984631
233
0,884057971 0,883022222
225
0,768115942
0,75
214
0,608695652 0,586824089
202
0,434782609 0,413175911
190
0,260869565
0,25
182
0,144927536 0,116977778
175
0,043478261 0,03015369
172
0 3,75247E-33
175
0,043478261 0,03015369
182
0,144927536 0,116977778
191
0,275362319
0,25
203
0,449275362 0,413175911
211
0,565217391 0,586824089
221
0,710144928
0,75
226
0,782608696 0,883022222
229
0,826086957 0,96984631
232
0,869565217
1
SPERIMENTALE 2
235
232
227
218
208
200
190
179
173
171
173
179
189
200
211
221
229
234
235
1
0,953125
0,875
0,734375
0,578125
0,453125
0,296875
0,125
0,03125
0
0,03125
0,125
0,28125
0,453125
0,625
0,78125
0,90625
0,984375
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:
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
La diffrazione è l’interferenza tra
infinite sorgenti di luce puntiformi
Strumenti per l’esperienza di misura
della lunghezza d’onda della luce
laser
•LASER,
MONOCROMATICO E
COERENTE
•DISCO CON DIVERSE
FENDITURE
•RILEVATORE
•INTERFACCIA
D= distanza tra le fessure e il
rilevatore
y= distanza media tra i picchi
ESEMPIO:
d= 0.25 mm
28 30
26
24
22
20
0
D= 900 mm
2
4
fenditura= 0.04- 0.25 mm
10
d= ampiezza della fessura
8
lambda= lunghezza d’onda
6
lambda= (y·d) / D
Graph Display
Run #2
Intensity (% max)
12
14
16
18
Condizione per il primo massimo:
-17
y= 2.23 mm
lambda= (2.23 mm·0.25mm)/ 900
mm= 0.00061944 mm= 619.44 nm
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
Run #2
Position (cm)
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
•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.