LABORATORIO ESPERIMENTO DALLA CATTEDRA:
ONDOSCOPIO
Si è osservato: se una lamina percuote a intervalli di tempo
regolari la superficie libera di un liquido si originano perturbazioni
di forma sinusoidali che si propagano nel fluido dando origine ad un'onda
piana.
Per la perturbazione si può definire una lunghezza d'onda una
frequenza e una velocità di propagazione. Questa perturbazione
può essere studiata associando ad ogni punto della superficie
di separazione fluido-aria una funzione d'onda del tipo:
Con questa funzione è possibile determinare l'evolversi nel
tempo e nello spazio della perturbazione (valida finché la lamina
continua ad oscillare perturbando la superficie libera del fluido).
Fissando la x si analizza l'oscillazione del fluido in quel punto se
la funzione si azzera allora siamo alla quota esistente quando non era
presente la perturbazione.
Fissando la t si ha l'istantanea (una foto scattata in quell'istante)
della perturbazione in ogni punto della vaschetta.
Con l'ondoscopio abbiamo veridicato due fenomeni:
Diffrazione da una fenditura: Si è osservato che l'onda piana
urtando la parete si rifletteva mentre in corrispondenza della fenditura
di ampiezza paragonabile a quella della lunghezza d'onda si aveva la formazione
di onde circolari. La fenditura si comportava da sorgente puntiforme.
Interferenza di due perturbazioni che si propagavano
lungo circonferenze e aventi le stesse caratteristiche (ossia descritte
da due funzioni d'onda con la stessa ampiezza, frequenza e lunghezza
d'onda).
Si è verificato il principio di sovvrapposizione degli effetti
con punti di interferenza costruttiva (onde di ampiezza doppia)
e punti di interferenza negativa(ampiezza nulla o minima). |
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LASER
Abbiamo utilizzato un laser per vedere se anche la luce possa essere
interpretata come una perturbazione ondulatoria analogamente a quanto
visto con l'ondoscopio. Non è possibile vedere un'onda elettromagnetica
e quindi è più difficile effettuare esperimenti atti a
comprovare un tipo di comportamento. Utilizziamo un laser in quanto
emette radiazione monocromatica in fase.
INTERFERENZA
1° SPECCHI DI FRESNEL
Le due sorgenti sono costituite dalle immagini virtuali, prodotte dai
due specchi, della sorgente.
I due specchi devono formare un angolo molto ottuso (vicino a 180 gradi
)e il raggio del laser deve cadere quasi tangenzialmente agli specchi
nel punto di incontro dei due, in modo da colpire contemporaneamente
i due specchi.In questo modo si forma una sorgente virtuale in posizione
simmetrica rispetto al Laser e sullo specchio arriveranno contemporaneamente
2 raggi laser + laser virtuale(in fase con il laser reale).
La figura di interferenza viene raccolta su di uno schermo posto a diversi
metri di distanza dagli specchi.
Si sono osservate le posizioni di interferenza costruttiva (piccole
circonferenze luminose in posizioni precise (si osserva solo l'interferenza
costruttiva).
INTERFERENZA PER DIFFRAZIONE
Le due onde coerenti sono ottenute per diffrazione del raggio luminoso
emesso dal laser sulle fenditure di un reticolo (distanza tra le fenditure
1/500 mm).
Anche con questa disposizione sperimentale, la figura di interferenza
viene raccolta su di uno schermo posto ad alcuni metri di distanza dal
retticolo.
Considerato il valore molto piccolo della lunghezza d'onda della luce,
esso non può essere determinato come nei casi precedenti, cioè
attraverso una misura diretta delle distanze tra un punto di interferenza
costruttiva e le sorgenti.
Per la dimostrazione poniamo:
C e D |
le frange di interferenza rispettivamente di ordine
zero ed ordine 1, |
Y=CD |
la loro distanza |
A e B |
posizione delle sorgenti (quindi le fenditure) |
BA |
la loro distanza |
L |
la distanza tra sorgenti e schermo |
BD |
la differenza delle distanze (uguale alla lunghezza d'onda se,
come nel caso in esame, le sorgenti sono il concordanza di fase
e B e D sono le posizioni in cui si osservano le frange di ordine
O ed 1). |
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Con distanza tra le fenditure dell'ordine di 0,1 mm, e distanza fenditure
- schermo di 3 - 4 m, si ottiene una separazione tra frange luminose
di circa 12 - 28 mm.
E' importante osservare che quanto ricavato è valido solo se
è corretta l'interpretazione ondulatoria. Se il modello è
valido deve essere possibile prevedere le distanze tra i punti al variare
del numero di reticoli e della distanza dopo aver determinato la lunghezza
d'onda del laser.Sono stati effettuati per compito questi calcoli e
si è verificato in laboratorio la correttezza di quanto previsto.
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