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INTERFERENZA LASER Lesperimento delle due fenditure con i sensori online Liceo Scientifico G.Marinelli Classe 4^ H A.S. 2003/2004 A cura di: Emanuel Castellarin,

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1 INTERFERENZA LASER Lesperimento delle due fenditure con i sensori online Liceo Scientifico G.Marinelli Classe 4^ H A.S. 2003/2004 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 allinterfaccia Un sensore di posizione angolare con traslatore lineare

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

5 LIMMAGINE 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. Lintensità dei massimi non è costante.

7 Le misure Abbiamo anche misurato con un sensore la distribuzione angolare dellintensità sullo schermo

8 FARE PREVISIONI PER INTERPRETARE Lipotesi teorica prevede che, per il principio di sovrapposizione, sullo schermo compaiano frange chiare intervallate da frange scure.principio di sovrapposizione La distanza tra un massimo ed un minimo deve essere costante Il grafico dell'intensità in funzione della posizione deve apparire con landamento 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 Limmagine osservata sullo schermo mostra che lintensità 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 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 donda della luce

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

15 GRAFICO ESITO DEL MODELLO DI DIFFRAZIONE

16 GRAFICO ESITO DEL MODELLO DI INTERFERENZA

17 GRAFICO DIFFRAZIONE + INTERFERENZA

18 CONSIDERAZIONI FINALI Lesito della simulazione in Excel conferma che il fenomeno studiato non riguarda solamente linterferenza, ma anche la diffrazione. Lesito della simulazione in Excel conferma che il fenomeno studiato non riguarda solamente linterferenza, ma anche la diffrazione. Il grafico ottenuto come risultato della simulazione che tiene conto dei due modelli, corrisponde proprio alla somma del modello dellinterferenza 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 Limmagine mostra linterferenza tra due sorgenti puntiformi: le linee nere rappresentano una successione di massimi, mentre le linee bianche rappresentano una successione di minimi; -punti minimi: x=(2 n+1)/2 - punti massimi: x=2 n/2 BACK


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