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INDICE ESPERIENZE: Interferenza-diffrazione Interferometro di Michelson Misurazione velocità della luce Assorbimento ed emissione della luce Dispositivi.

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Presentazione sul tema: "INDICE ESPERIENZE: Interferenza-diffrazione Interferometro di Michelson Misurazione velocità della luce Assorbimento ed emissione della luce Dispositivi."— Transcript della presentazione:

1 INDICE ESPERIENZE: Interferenza-diffrazione Interferometro di Michelson Misurazione velocità della luce Assorbimento ed emissione della luce Dispositivi fotovoltaici

2 L'obiettivo di questa esperienza è lo studio delle figure di interferenza e di diffrazione di un fascio laser che attraversa una fenditura singola o doppia

3 Ogniqualvolta due onde si sovrappongono si ha interferenza. Vi sono due casi principali di interferenza: Condizioni: n Z

4 La diffrazione è un fenomeno associato alla deviazione della traiettoria di propagazione delle onde quando queste superano un ostacolo lungo il loro cammino, come nel caso di una fenditura. La dimensione della fenditura attraverso cui passa il raggio luminoso deve essere dello stesso ordine di grandezza della lunghezza donda della radiazione incidente

5 Un raggio laser di λ = 650 ηm Un disco a singola fenditura Un disco a doppia fenditura Un foglio o rilevatore su cui arriva il segnale luminoso

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7 DIFFRAZIONE CON SINGOLA FENDITURA Valore teorico: λ = 650 ηm

8 INTERFERENZA CON DUE FENDITURE Se le fenditure fossero puntiformi si otterrebbe un grafico sinusoidale, ma dato che le fenditure hanno necessariamente dimensioni non puntiformi si ottiene una modulazione tra il grafico della diffrazione a una fenditura e quella della diffrazione a due fenditure puntiformi

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10 Interferometro di Michelson L'obiettivo di questa esperienza è la misura, attraverso un interferometro di Michelson, della lunghezza d'onda della luce emessa da un laser.

11 …alcuni cenni teorici… La figura di interferenza è data dalla somma delle ampiezze delle sinusoidi con stessa lunghezza donda ma sfasate poiché le due hanno compiuto un percorso diverso. Si diversificano due tipi di interferenze: COSTRUTTIVA DISTRUTTIVA

12 Strumenti Laser rosso 633 nm Due specchi Uno specchio semitrasparente schermo

13 esperimento Londa emessa dal laser viene divisa dallo specchio semitrasparente in due onde uguali, A e B, che vengono in seguito riflesse dagli specchi. Poi le onde riflesse dagli specchi vengono trasmesse (onda C) e riflesse (onda D) dallo specchio semitrasparente. Infine sullo schermo risulterà un ricongiungimento dei fasci, i quali daranno luogo ad una interferenza.

14 Misurazione della lunghezza donda

15 Dx (mm)Err. Dx (mm)DnErr. DnLambda (nm)Err. Lambda (nm) , , , , , , , , , , Media 689 Dev.Stand 114 E % = 16% …I nostri risultati… Differenza percentuale: circa 9% ERRORI: Conteggio delle frange Errori di misura

16 OBIETTIVO L'obiettivo di questa esperienza è la misura della velocità di propagazione della luce in aria.

17 UN PO DI STORIA… Galileo Galilei: esperimento (ideale) con le lanterne Olaf Roemer: misura attraverso losservazione delle eclissi di Io Hippolite Fizeau e Leon Foucault: misurano con distanze terrestri Michelson e Morley

18 MATERIALI UTILIZZATI -OSCILLOSCOPIO: strumento che visualizza, su uno schermo con griglia graduata, landamento nel tempo di un segnale elettrico -SPECCHIO RIFRANGENTE - LENTE

19 DISPOSIZIONE DEI MATERIALI A specchio B lente C oscilloscopio

20 Risultati dellesperimento Dx (m)Err. Dx (m)Dt (ns)Err. Dt (ns) c (km/s) Err. c (km/s)Err. c (%) 4,80, ,5 8,310, , ,730, ,2513, , ,742988, ,20, ,769238, Media Dev.Standard Valore ricercato: ,458 km/s

21 Assorbimento

22 Quando la luce (S) colpisce la materia interagisce con essa, la radiazione incidente (I 0 ) viene: in parte TRASMESSA (I) in parte ASSORBITA (I A ) in parte RIFLESSA (I R ) l

23 TRASMITTANZA La trasmittanza (T) è il rapporto tra l'intensità della luce trasmessa (I) e l'intensità (I 0 ) della luce incidente: T= I/I 0 La trasmittanza (T) è una grandezza priva di unità di misura che può assumere valori compresi tra 0 e 1.

24 ESPERIMENTO Scopo: misurare lintensità della luce trasmessa e assorbita da un vetrino colorato e determinare il coefficiente di trasmittanza.

25 Materiale: – lampada allo xeno – monocromatore – fibra ottica – rilevatore – vetrino colorato LAMPADA ALLO XENO FIBRA OTTICA MONOCROMATORE RILEVATORE

26 Procedimento : Regolando la lunghezza donda col monocromatore (ogni 10 nm da 400 a 700 nm) abbiamo registrato lintensità della luce incidente e trasmessa. Abbiamo registrato sia la luce trasmessa senza vetrini che quella trasmessa attraverso vetrini di diversi colori. sorgentemonocromatore fibra ottica ricevitore vetrino Lampada allo xeno Il monocromatore è in grado di separare le diverse lunghezze donda della luce utilizzando due specchi e un reticolo di diffrazione Trasporta il segnale luminoso fino al vetrino Misura la potenza luminosa che colpisce il sensore

27 Grafici: Grafico dellintensità incidente (bianca) e di quella trasmessa ( rossa) attraverso un vetrino rosso

28 Grafico della trasmittanza (I/I 0 ) del vetrino rosso

29 Successivamente abbiamo usato uno strumento che rilevava automaticamente lintensità incidente e trasmessa alle varie lunghezze donda attraverso vetrini di diversi colori.

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31 Le Celle Fotovoltaiche sono costituite da Sicilio, un materiale semiconduttore. Questi materiali presentano elettroni nella banda di valenza i quali se sufficientemente stimolati con certa quantità di energia possono compiere un salto energetico, detto Gap, che è in questo caso corrisponde a 1 elettronvolt. Perciò il pannello fotovoltaico è capace di convertire lenergia elettromagnetica proveniente da una sorgente luminosa ottenendo energia elettrica.

32 Determinare la caratteristica P= IV della cella fotovoltaica cioè determinare la potenza che produce e studiare la relazione esistente fra intensità I e differenza di potenziale V (tensione). Abbiamo costruito un circuito elettrico collegando la cella a due tester, uno disposto in serie utilizzato come amperometro e uno in parallelo utilizzato come voltmetro. Sempre in serie abbiamo collegato un resistore variabile che ci permetteva di selezionare diverse resistenze.

33 TESTER ICC: Corrente di corto circuito: si verifica quando non è presente resistenza né tensione (o è trascurabile) e lintensità della corrente elettrica è massima. VOC: Tensione di circuito aperto: si verifica quando vi è unalta resistenza, la tensione (o differenza di potenziale) è massima e lintensità di corrente è praticamente nulla.

34 Esprime la relazione di proporzionalità tra la differenza di potenziale elettrico (V) ai capi di un conduttore elettrico e l'intensità della corrente elettrica (I) che lo attraversa. V = R*I I= 1/R * V Essendo la corrente un moto ordinato di elettroni, questi possiedono unenergia cinetica. Il lavoro svolto in ununità di tempo è dato dalla potenza (P) P = V*I Lintensità di corrente (I) nel SI si misura in Ampere (A); La tensione o differenza di potenziale in Volt (V); La resistenza in Ohm ()

35 Rc ()I (mA)V (mV)P (microW) 05, ,68 205, ,2 505, ,9 1005, , , , , , , , , , , , , , , , , , , Picco massimo di potenza Abbiamo selezionato dal resistore diverse resistenze in modo da poter misurare diverse intensità di corrente e diverse tensioni. Successivamente abbiamo calcolato la potenza erogata dalla cella utilizzando la formula P= V*I.

36 Grafico della tensione in funzione dellintensità di corrente

37 Larea sottesa al grafico tensione in funzione dellintensità rappresenta la potenza che produce la cella fotovoltaica. Grafico della differenza di potenziale in funzione della potenza

38 Secondo ciò che abbiamo riscontrato dai dati misurati in laboratorio possiamo affermare che abbiamo verificato che il silicio non sia un materiale ohmico. Essendo, infatti, un semiconduttore notiamo che lintensità di corrente e la tensione di voltaggio non sono direttamente proporzionali come afferma la legge di Ohm.

39 LUCA PICCINALI LAURA REGALINI ANTONIO ALLEGRI ANNA GIUDICI ALBERTO RONCA


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