FIGURE DI DIFFRAZIONE. SCOPO DELL ESPERIMENTO: Analisi della figura di diffrazione della radiazione luminosa prodotta da una fenditura.

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1 Piano lauree scientifiche Fisica-Università del Salento Liceo Aristosseno Taranto a.s. 2014/2015 Alunni: Tuzio Antonio (4H), Leggieri Simone (4H), Potente Gabriele (4E), D Elia Domenico (4E) FIGURE DI DIFFRAZIONE SCOPO DELL ESPERIMENTO: Analisi della figura di diffrazione della radiazione luminosa prodotta da una fenditura. PRINCIPIO FISICO: La luce, essendo effettivamente un onda, evidenzia un comportamento analogo a quello delle onde nell acqua ; quando le onde che si propagano in acqua passano attraverso un apertura, le cui dimensioni sono confrontabili con la relativa lunghezza d onda, queste ultime sono diffratte e cambiano direzione. Dopo aver attraversato la fenditura le onde si disperdono e viaggiano in tutte le direzioni possibili poiché il buco nella barriera si comporta come una sorgente puntiforme, in accordo con il principio fisico formulato da Huygens. PRINCIPIO DI HUYGENS: Ciascuna fenditura agisce come una sorgente di onde che si propagano verso l esterno in tutte le direzioni. Una dimostrazione pratica che ci possa permettere di comprendere meglio la diffrazione di onde la si ha quando si sente parlare una persona anche se non possiamo vederla poiché nascosta ; le onde sonore infatti riescono a girare l angolo e giungere alle nostre orecchie. DIFFRAZIONE DA UNA SINGOLA FENDITURA : Si consideri una semplice luce monocromatica e con una definita lunghezza d onda che varchi una fenditura di larghezza nota. Se ponessimo posteriormente alla fenditura uno schermo, noteremmo che la luce illuminerà punti dello schermo non in linea con la fenditura e genererà un interessante figura di diffrazione che mostra bande luminose alternate a bande scure. E noto che, indicando con w la larghezza della fenditura, λ la lunghezza d onda della luce monocromatica presa in esame e ϑ l angolo di inclinazione del raggio luminoso,

2 la condizione per le frange scure nella diffrazione da una singola fenditura è data dalla seguente formula: W senϑ = m λ m= + 1,-1,+2,-2,+3,-3 STRUMENTI A DISPOSIZIONE : - Banco ottico; -Diodo laser (λ=650 nm); -Fenditura; -Schermo; -Sensore di Luce; -Computer per acquisizione ed analisi dati; PROCEDIMENTO: Si disponga in sequenza una sorgente di luce laser, una fenditura di larghezza nota e uno schermo sul quale proiettare la figura di diffrazione. Una volta accesa la sorgente il segnale luminoso che ha un intensità variabile a secondo della posizione scelta, viene convertito in un impulso elettrico dal sensore di luce posto sullo schermo ed in grado di scorrere su di esso. Il sensore poi,accuratamente collegato ad un software per pc, permette allo stesso computer di tracciare un grafico digitale sulla variazione dell intenistà luminosa del raggio laser.

3 Grazie ai dati forniti si può calcolare sperimentalmete l ampiezza della fenditura e fare un confronto con il valore effettivo fornito dal produttore della fenditura. DATI RACCOLTI: L = distanza fenditura/schermo = 80,0 cm λ= lunghezza d onda raggio laser = 650 nm m = 1 prima frangia scura in alto val. max. altezza banda scura = 3,940 val. min. alteezza banda scura=3,270 val.medio= 3,610 mm m = 2 seconda frangia scura in alto val. max. altezza banda scura = 6,870 val. min. altezza banda scura= 6,430 val.medio= 6,650mm m = 3 terza frangia scura in alto val. max. altezza banda scura = 10,250 val. min. alteezza banda scura=9,860 val.medio= 10,060 mm m = 4 quarta frangia scura in alto val. max. altezza banda scura =17,360 val. min. altezza banda scura=16,070 val.medio=16,720 mm

4 m = -1 prima frangia scura in basso val. max. altezza banda scura = val. min. altezza banda scura= 3,110 m = -2 seconda frangia scura in basso val. max. altezza banda scura = 6,373 val. min. alteezza banda scura= 6,096 val.medio= 6,235mm m = -3 terza frangia scura in basso val. max. altezza banda scura = 9,753 val. min. alteezza banda scura= 9,365 val.medio= 9,559mm m = -4 quarta frangia scura in basso val. max. altezza banda scura = 12,967 val. min. alteezza banda scura= 12,690 val.medio=12,828mm Utilizzando la formula y= m L λ / w è possibile ricavare con la formula inversa l ampiezza w ed ottenere per ciascun caso i seguenti risultati con la determinazione dell incertezza associata alla misura AMPIEZZA = m L λ/y W 1 = 0,144mm 2 *10-3 mm W 2 = 0,156mm W 3 = 0,155mm W 4 = 0,124mm w -1 = 0,168mm w -2 = 0,167mm w -3= 0,163mm w - = 0,162mm 2*10-3 mm 2*10-3 mm

5 Valore medio di w = 0,155mm CONCLUSIONE =L obiettivo finale è stato a grandi linee raggiunto visto che i valori trovati sperimentalmente si discostano da quello fornito dal produttore nell ordine del centesimo.