LUCE Serafino Convertini Alessandra Forcina Paolo De Paolis Giovanna Russo Livio Carriero Cosimo Destino Francesco Perrucci Silvia Tedesco

Diffrazione e interferenza della luce

Diffrazione e interferenza Scopo dell’esperienza è lo studio del comportamento della luce che si propaga attraverso una singola o una doppia fenditura

Apparato sperimentale SET UP DELL’ESPERIENZA DI MISURA DELLA LUNGHEZZA D’ONDA DELLA LUCE LASER IMMAGINE DELLA FIGURA DI INTERFERENZA DELLA DOPPIA FENDITURA

La condizione di interferenza costruttiva si ottiene quando: l= dy/kD dove l è la lunghezza d’onda, “d” è la distanza tra le due fenditure, “y” la distanza fra due massimi, “k” rappresenta l’ordine del massimo e “D” la distanza tra le fenditure ed il sensore. Diffrazione: la condizione per avere un massimo d’intensità è l=dx/kD

Risultati sperimentali D=1138mm a=0.04mm Raccolta 1 d=0.25mm Raccolta 2 d=0.5mm Lambda ottenuta sperimentalmente l=654nm l dichiarata = 660-680nm

Conclusioni La luce ha natura ondulatoria. Dall’osservazione e dal confronto dei grafici si deduce che: La luce ha natura ondulatoria. La figura d’interferenza e di diffrazione dipende dalle dimensioni delle fenditure lunghezza d’onda del laser=654nm

I polarizzatori sono dei filtri particolari che hanno la proprietà, se utilizzati in coppia, di oscurare parzialmente o completamente il fascio luminoso nella sua direzione di propagazione. La Polarizzazione

La Polarizzazione Questa proprietà può essere spiegata supponendo che la luce sia un’onda trasversale: alla luce è associato un campo elettrico oscillante in un piano perpendicolare alla direzione di propagazione. Luce non polarizzata Se l’oscillazione del campo elettrico avviene in un’unica direzione, l’onda si dice linearmente polarizzata. La polarizzazione è quindi una proprietà della luce definita come la direzione di oscillazione del vettore campo elettrico associato alla luce stessa. Luce polarizzata

Quando un fascio di luce non polarizzata attraversa un filtro polarizzatore il filtro consente il passaggio delle componenti del campo elettrico parallele all’asse del filtro stesso; la luce trasmessa dal filtro sarà quindi polarizzata linearmente. Se si dispone un secondo filtro polarizzatore con l’asse di trasmissione che forma un angolo f con la direzione del primo polarizzatore, il campo elettrico trasmesso sarà dato da: E2 = E1 cos f

I2 = I1 cos2f (legge di Malus) Poiché l’intensità della luce è proporzionale al quadrato dell’ampiezza, la legge che descrive la relazione tra l’intensità trasmessa dal polarizzatore (I2) e l’intensità incidente (I1), in funzione dell’angolo del polarizzatore rispetto alla direzione di polarizzazione (f), è quindi : I2 = I1 cos2f (legge di Malus)

ESPERIMENTO DI POLARIZZAZIONE Obiettivo dell’esperimento: VERIFICA DELLA LEGGE DI MALUS Polarizzatori Sorgente di luce La luce polarizzata linearmente,proveniente dal primo polarizzatore passa attraverso l’analizzatore colpendo un sensore,che ne segnala l’intensità.

DATI SPERIMENTALI

Natura ondulatoria della Luce e la luce come strumento d’indagine Assorbimento

Assorbimento Obiettivo: Misura dell’intensità della luce trasmessa da un vetrino colorato In funzione della lunghezza d’onda Motivo: Studiare le principali applicazioni della luce

APPARATO SPERIMENTALE Sorgente allo Xenon Monocromatore con reticolo di diffrazione Fibra ottica Campioni Fotodiodo

Spettro della luce bianca attraverso un vetrino giallo

Spettro della luce bianca attraverso un vetrino rosso

Questo esperimento mette in evidenza CONCLUSIONI Questo esperimento mette in evidenza una possibile e fondamentale applicazione della luce Studio delle proprietà della materia

LA LUCE LIVIO CARRIERO FRANCESCO PERRUCCI SILVIA TEDESCO COSIMO DESTINO

Con l’ INTERFEROMETRIA si evidenzia il carattere ondulatorio della LUCE. Il fenomeno dell’interferenza è spiegabile solo in termini di sovrapposizione di onde. La luce è un campo elettrico oscillante E = E0cost

sorgenti I =E2 S1 P S2 Itot= |E|2= |E1+E2|2= I1+I2+2|E1E2| La sorgente di luce genera un campo elettrico oscillante che si propaga nello spazio. L’intensità dell’onda è proporzionale al modulo quadro di E I =E2 S1 Se ci sono più sorgenti il campo elettrico complessivo è la somma dei campi generati dalle singole sorgenti P Termine di interferenza S2 Itot= |E|2= |E1+E2|2= I1+I2+2|E1E2|

INTERFEROMETRO DI MICHELSON È utilizzato per ottenere un’interferenza tra fasci di luce. Si ha quindi: interferenza costruttiva |PS1-PS2|= n interferenza distruttiva |PS1-PS2|= (n + 1/2)  Il termine di interferenza dipende da come si sovrappongono le creste e le gole delle onde

ESPERIMENTO DI MICHELSON SPECCHIO SEMI RIFLETTENTE SPECCHIO SPECCHIO FONTE DI LUCE LASER SCOPO: misura della lunghezza d’onda  della sorgente laser:  = 2 d / n. frange SCHERMO

RISULTATI DELL’ESPERIMENTO Abbiamo testato la lunghezza d’onda del laser 1. d= 0.155 mm; n. frange= 498   = 622 nm 2. d= 0.160 mm; n. frange= 506   = 632 nm la lunghezza del laser fornita dalla casa costruttrice è 633nm CONCLUSIONI L’interferenza mette in risalto la natura ondulatoria della luce Attraverso l’esperimento di Michelson si può testare la lunghezza d’onda di un laser