ANALISI QUANTITATIVA DELLA FIGURA DI DIFFRAZIONE POSIZIONE DEI MINIMI

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1 Scheda COGNOME NOME CLASSE ANALISI QUANTITATIVA DELLA FIGURA DI DIFFRAZIONE POSIZIONE DEI MINIMI Prima parte Mediante acquisizione on line della distribuzione di intensità luminosa si vuole determinare la relazione che intercorre tra le posizioni dei minimi di intensità luminosa e la distanza schermofenditura, mantenendo costante l ampiezza della fenditura.. Si posiziona lo schermo con la fenditura di ampiezza a = 0, mm ad una distanza D = 0 cm dal sensore di luce. Si attiva il sistema per l acquisizione di dati di intensità luminosa e di posizione. Si muove lentamente il sensore lungo un segmento trasversale al banco ottico. Osserva la distribuzione dell intensità luminosa. a. Prevedi l andamento dell intensità luminosa in funzione della posizione del sensore. b. Descrivi l andamento dell intensità luminosa al variare della posizione del sensore.. Si indica con x 0 la posizione del massimo centrale e con x m la posizione del minimo di ordine m. Fissato un valore di m =,,, registra la posizione di x m. x 0 =. x m =. m =. Si allontana di 0 cm lo schermo con la fenditura dal sensore e si registrano i dati precedenti. Si ripete tale operazione per volte. Trascrivi i dati raccolti nella seguente tabella, annotando anche la distanza D tra sensore e fenditura. D distanza (cm) x 0 (mm) x m (mm) x m x 0 (mm)

2 Tabella. Calcola la distanza tra il massimo centrale e il minimo di ordine m, e riporta tali valori nella quarta colonna della Tabella. a. Quale relazione prevedi sussista tra D e x m x 0? b. Costruisci un grafico, riportando in ascissa i valori della distanza D e in ordinata i valori di x m x 0 c. Quali conclusioni puoi trarre, dal grafico ottenuto, sulla posizione dei minimi e sulla distanza fenditura schermo? d. Ipotizza quale relazione sussiste tra le grandezze in esame.

3 Seconda parte Mediante acquisizione on line della distribuzione di intensità luminosa si vuole determinare la relazione che intercorre tra le posizioni dei minimi di intensità luminosa e l ampiezza della fenditura, mantenendo costante la distanza tra lo schermo e la fenditura.. Si posiziona uno schermo con una fenditura di ampiezza a = 0, mm a distanza D = 80 cm dal sensore di intensità luminosa. Si attiva il sistema per l acquisizione di dati di intensità luminosa e di posizione. Al termine della registrazione si legge la posizione x 0 del massimo centrale e la posizione x m dei minimi di ordine m, per m =,,,,. Quanto vale la posizione del massimo centrale? x 0 = Annota la posizione dei minimi di ordine m, e successivamente calcola per ciascun minimo di ordine m il rapporto (x m x 0 ) / D, servendoti della seguente tabella: m x m (mm) (x m x 0 ) / D Tabella Osserva la seconda colonna della Tabella. Quale relazione ipotizzi intercorra tra il numero d ordine m e il rapporto (x m x 0 ) / D?. Si ripete l esperimento due volte rispettivamente con la fenditura di ampiezza a = 0, mm e con la fenditura di ampiezza a = 0,8 mm. Fenditura di ampiezza a = 0,mm posizione del massimo centrale x 0 =.

4 m x m (x m x 0 ) / D Tabella Fenditura di ampiezza a = 0,8mm posizione del massimo centrale x 0 =. m x m (x m x 0 ) / D Tabella La relazione che hai ipotizzato per la seconda colonna della Tabella vale anche per la seconda colonna della Tabella e della Tabella? Giustifica la risposta.. Riporta in un grafico i dati raccolti nella Tabella, Tabella e Tabella, ponendo in ascissa il numero d ordine dei minimi m e in ordinate i rapporti (x 0 x m ) / D.

5 Descrivi l andamento dei grafici Tali grafici confermano le relazioni che hai ipotizzato sussistere tra m e i rapporti (x m x 0 ) / D? Giustifica la risposta. Traccia le rette che meglio rappresentano i dati ottenuti nelle misure effettuate al variare delle tre fenditure. Calcola il coefficiente angolare di ciascuna di esse e riportalo nella seguente tabella in corrispondenza dell ampiezza a della fenditura che ha determinato la figura di diffrazione nei tre casi a (mm) 0, 0, 0,8 pendenza Tabella 6 Osserva la Tabella 6. Quale relazione ipotizzi sussista tra ampiezza della fenditura e pendenza della retta? Esprimi tale relazione con una formula. Quali conclusioni ti senti di trarre da tali osservazioni?

6 Completa la tabella e successivamente riassumi i risultati che sono stati ottenuti negli esperimenti eseguiti. 6