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Gli spunti dellottica nella fisica moderna Dei gruppi: Luce 1 - Bertoni Francesco, Bossini Davide, Brignani Sara, Crescini Elisabetta. Luce 2 - Agostini.

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1 Gli spunti dellottica nella fisica moderna Dei gruppi: Luce 1 - Bertoni Francesco, Bossini Davide, Brignani Sara, Crescini Elisabetta. Luce 2 - Agostini Alessandro, Donati Riccardo, Marini Claudio, Mazza Leonardo.

2 La teoria ondulatoria La teoria ondulatoria della luce interpreta il fenomeno della luce come unonda elettromagnetica, ossia come una variazione periodica dei campi elettrico e magnetico nello spazio e nel tempo. La luce si propaga anche nel vuoto a velocità costante c, allincirca 3x10 8 m/s Le esperienze che avvalorano questa teoria sono: - interferenza - diffrazione -Polarizzazione La relazione tra colore della luce e frequenza dellonda luminosa è invece evidenziata dallesperimento di: - assorbimento

3 La teoria dei quanti La teoria dei quanti viene introdotta per spiegare vari fenomeni, tra cui gli spettri e leffetto fotoelettrico. La base della teoria dei quanti è lipotesi di Planck che la radiazione elettromagnetica interagisca con la materia mediante scambi di pacchetti di energia discreti. In base a questa teoria la luce viene interpretata come composta da fotoni, quanti di energia successivamente misurati.

4 La polarizzazione e la teoria dei quanti Come si comportano i fotoni di fronte a una lastra polaroid? Luce polarizzata verticalmente Fotoni Luce polarizzata verticalmente Fotoni Nessun fotone Luce polarizzata verticalmente Fotoni Sperimentalmente metà fotoni La polarizzazione è un effetto che quantisticamente non può più essere interpretato a livello di evento singolo, mentre va considerato in termini statistici.

5 Interferenza e diffrazione Fenomeno per cui due o più raggi luminosi monocromatici, che si dipartono da sorgenti distinte, interagendo vanno a formare, su uno schermo, uno spettro costituito da parti luminose intervallate da zone dombra. E linterferenza tra infinite fenditure, che si manifesta nel momento in cui il raggio luminoso incontra una fenditura più piccola della sua lunghezza donda. I due raggi possono interagire con: -INTERFERENZA COSTRUTTIVA che comporta unonda risultante ad intensità doppia - MEDIA DELLE INTENSITA - INTERFERENZA DISTRUTTIVA che comporta lannullamento dellintensità Natura ONDULATORIA della luce Causa

6 Esperienza di Young -Dal laser parte un fascio di luce monocromatica -Attraversa due fenditure -Si proietta sullo schermo -Genera una traccia che viene letta dal sensore

7 Calcolo luce monocromatica (laser rosso): d = 0,25mm D = 900 ±5mm y= 2,3 ±0,01mm = 640 ± 40nm (valore strumento nm) = y*d MD y=D * tg ( negli angoli molto piccoli) =y / D S=d*sin ( negli angoli molto piccoli) S=d*y D S S = M * con M intero Condizione di massimo interferenza

8 Interferenza e Diffrazione normalizzata utilizzando unapertura del sensore minore (passa meno luce) Posizione (cm) Intensità di luce (%)

9 Interferenza e diffrazione a parità di condizioni Intensità di luce (%) Posizione (cm)

10 POLARIZZAZIONE La polarizzazione di un fascio luminoso è la direzione che definisce il piano di oscillazione del campo elettromagnetico Un polarizzatore è lo strumento che limita il passaggio delle radiazioni luminose Legge di Malus: I=I o cos 2 ø I Intensità della luce polarizzata I o Intensità della luce iniziale ø Angolo formato dai due assi di polarizzazione

11 SVOLGIMENTO Strumenti della I fase dellesperimento: 2 polarizzatori, fotometro di Bunsen con filtri, 2 sorgenti luminose Fase I: calibrare, e risalire, attraverso i filtri del fotometro e lintensità luminosa, allampiezza dellangolo degli assi dei polarizzatori. Dimostrazione della legge di Malus Strumenti II fase dellesperimento: 2 polarizzatori, fotodiodo, 1 sorgente luminosa, Voltmetro Fase II: attraverso luso del fotodiodo ulteriore dimostrazione con i dati ottenuti della legge di Malus

12 GRAFICO DELLA FASE I

13 GRAFICO FASE II

14 CONCLUSIONE Attraverso i dati ottenuti dalla prima fase, è stata dimostrata la legge di Malus Sfruttando questa legge è stato possibile confrontare i dati teorici con i nostri dati sperimentali Valutazione finale dellerrore: strumenti ed operatore Lesperimento mette in evidenza la natura ondulatoria della luce

15 Esperimento sullassorbimento Strumenti utilizzati Sorgente di luce bianca (policromatica). Essa emette luce a più frequenze. Monocromatore Consente di selezionare una sola frequenza Fibra ottica. Essa consente di trasportare la luce con una dispersione pressoché nulla. Filtro. N ella prima misurazione era assente, nelle successive sono stati usati vetrini di diverso colore Misuratore di intensità. Misura lintensità di una data frequenza luminosa.

16 Obiettivo dellesperimento: Misurare lintensità di ogni frequenza emessa dalla sorgente luminosa prima senza filtri poi con tre filtri (vetrini) di diversi colori. Valutare la relazione tra intensità della sorgente e intensità della sorgente filtrata. Asse ordinate: Potenza luce [nW] Asse ascisse: Lunghezza donda [nm] Il colore della serie corrisponde al colore del vetrino (la serie nera corrisponde alla sorgente)


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