L’esperimento delle due fenditure con i sensori online

Presentazione sul tema: "L’esperimento delle due fenditure con i sensori online"— Transcript della presentazione:

1 L’esperimento delle due fenditure con i sensori online
Liceo Scientifico “G.Marinelli” Classe 4^ H A.S. 2003/2004 INTERFERENZA LASER L’esperimento delle due fenditure con i sensori online A cura di: Emanuel Castellarin, Pierangelo Degano, Laura Passaponti

2 OBIETTIVO Studiare il fenomeno dell'interferenza confrontando i risultati del modello teorico con le misure registrate con i sensori on-line. I RISULTATI: 1-Sono sovrapponibili? 2-Per quali motivi si differenziano?

3 MATERIALI Un puntatore laser Le due fenditure
Un calcolatore con interfaccia Un sensore di intensità luminosa collegato all’interfaccia Un sensore di posizione angolare con traslatore lineare

4 MODO DI OPERARE CONDIZIONI: Ambiente buio
Allineamento accurato tra fenditure e schermo SI REGISTRA: La distribuzione angolare dell’intensità luminosa sullo schermo IL TRAGITTO DELLA LUCE: PUNTATORE LASER DOPPIA FENDITURA SCHERMO E SENSORE INTERFACCIA E PC

5 L’IMMAGINE OSSERVATA SULLO SCHERMO

6 OSSERVIAMO SULLO SCHERMO
La luce che raggiunge lo schermo forma frange chiare e frange scure. La distanza tra ciascun massimo e minimo è costante. L’intensità dei massimi non è costante.

7 Le misure Abbiamo anche misurato con un sensore la distribuzione angolare dell’intensità sullo schermo

8 FARE PREVISIONI PER INTERPRETARE
L’ipotesi teorica prevede che, per il principio di sovrapposizione, sullo schermo compaiano frange chiare intervallate da frange scure. La distanza tra un massimo ed un minimo deve essere costante Il grafico dell'intensità in funzione della posizione deve apparire con l’andamento di una sinusoide.

9 IL MODELLO MATEMATICO IMPLEMENTATO IN EXCEL
Per studiare il fenomeno in Excel abbiamo usato la formula: partendo dal principio di sovrapposizione. ECCO COME ABBIAMO PROCEDUTO:

10 ESITO DEL MODELLO MATEMATICO: IL GRAFICO

11 VERIFICA DEL MODELLO INFATTI...
L’immagine osservata sullo schermo mostra che l’intensità in corrispondenza di diverse posizioni angolari non varia con la regolarità suggerita da una dipendenza di tipo seno o coseno. INFATTI...

12 VERIFICA DEL MODELLO Le misure della distribuzione angolare di intensità suggeriscono una dipendenza più complessa. La linea che le rappresentata è irregolare.

13 Per quali aspetti i due grafici si differenziano?
CONSIDERAZIONI Per quali aspetti i due grafici si differenziano? Il fenomeno osservato e misurato dipende fortemente dalla diffrazione: infatti le fenditure, anche se piccolissime, hanno ampiezza di due ordini di grandezza maggiore della lunghezza d’onda della luce

14 Cosa accade se nel modello teniamo conto della diffrazione?
PROVIAMO... Cosa accade se nel modello teniamo conto della diffrazione? Costruiamo un modello matematico per la diffrazione. Costruiamo un modello che tenga conto dei due effetti combinati.

15 GRAFICO ESITO DEL MODELLO DI DIFFRAZIONE

16 GRAFICO ESITO DEL MODELLO DI INTERFERENZA

17 GRAFICO DIFFRAZIONE + INTERFERENZA

18 CONSIDERAZIONI FINALI
L’esito della simulazione in Excel conferma che il fenomeno studiato non riguarda solamente l’interferenza, ma anche la diffrazione. Il grafico ottenuto come risultato della simulazione che tiene conto dei due modelli, corrisponde proprio alla somma del modello dell’interferenza e di quello della diffrazione.

19 PUNTATORE LASER BACK

20 DOPPIA FENDITURA BACK

21 CALCOLATORE CON INTERFACCIA
BACK

22 SENSORE DI INTENSITA’ LUMINOSA
BACK

23 SENSORE DI POSIZIONE ANGOLARE
BACK

24 PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE
L’immagine mostra l’interferenza tra due sorgenti puntiformi: le linee nere rappresentano una successione di massimi, mentre le linee bianche rappresentano una successione di minimi; -punti minimi: x=(2n+1)/2 -punti massimi: x=2n/2 BACK