RELAZIONE DI FISICA: LUCE E SPETTRI DI EMISSIONE

-OBIETTIVO DELL' ESPERIMENTO:

Osservazione di alcune proprietà dei raggi luminosi (riflessione, rifrazione,   dispersione, spettri di emissione) tramite strumenti appositi,(str. Per verificare le leggi di riflessione/rifrazione, banco ottico, prisma, spettroscopio).

-MATERIALE OCCORRENTE:

Generatore di corrente, lampada, strumenti di osservazione(sopra indicati).

-MONTAGGIO DELL' APPARECCHIATURA:

Lo strumento sopra indicato serve per verificare le leggi di riflessione/rifrazione.

Esso è costituito principalmente da una vasca di vetro piena di acqua, entro la quale viene inserito uno schermo in metallo o comunque in materiale rigido su cui vi è un foro, in cui viene inserito il cilindro, anch'esso in metallo, tramite il quale si può decidere l'angolo di incidenza che il raggio luminoso deve avere con la normale al suo incontro con la superficie dell'acqua. Dietro la vasca e in prossimità del foro viene posizionata una lampada, che farà da sorgente luminosa, collegata a un generatore di corrente.

Questo strumento si chiama banco ottico. Esso ha una base su cui vengono fissati una lampada collegata a un generatore di corrente, un disco con una fenditura per prelevare dalla fonte luminosa un solo raggio o fascio di raggi, un disco graduato su cui è attaccato magneticamente un prisma. Questo strumento serve a verificare le leggi sulla rifrazione dei raggi luminosi con il prisma.

Questo è il dispositivo per la scomposizione e la composizione della luce bianca. Esso è costituito da: una base su cui poggiano due cannocchiali, in mezzo a cui c'è un prisma in vetro, oggetto capace di scomporre la luce nei suoi sette colori fondamentali. Una lampada collegata a un generatore di corrente funge da fonte luminosa ed è posta all'estremità di uno dei cannocchiali su cui è posta una fenditura per selezionare un solo raggio luminoso.

Questo strumento invece è lo spettroscopio e serve per osservare gli spettri di emissione e assorbimento delle onde radioattive degli elementi. Le sue parti sono: un piano di appoggio, un ulteriore piano perpendicolare a quello di appoggio su cui è praticata una fenditura, un foglio graduato per poter ricavare la lunghezza d'onda e la frequenza delle onde, una lampada con al suo interno i vapori dell'elemento da osservare(nel nostro caso il Neon -Ne-) collegata a un generatore di corrente.

-PROCEDIMENTO:

N°1: strumento per verificare le leggi di rifrazione/riflessione.

Viene accesa la lampada e si modifica l'angolo di incidenza del raggio luminoso facendo ruotare in cilindro(e quindi la fenditura praticata su di esso) e si osserva ciò che avviene. Si ripete la stessa procedura con il cilindro a più fenditure.

N° 2: banco ottico.

Una volta accesa la lampada, si procede con il modificare la posizione del prisma, potendo così osservare le leggi di rifrazione del raggio luminoso una volta incontrati i vari lati del prisma stesso.

N° 3: dispositivo per la scomposizione e composizione della luce bianca.

Una volta accesa la lampada, si osserva trami te l'oculare posto all'estremità di uno dei due cannocchiali i vari colori che si ottengono scomponendo la luce bianca tramite il prisma. Si effettua la stessa procedura utilizzando però la luce solare e si cerca di notare le differenze esistenti rispetto alla luce elettrica.

N° 4: spettroscopio.

Viene accesa la lampada ai vapori di Neon, la si lascia riscaldare e poi si osserva dall'oculare lo spettro di emissione visibile sul foglio di carta.

-OSSERVAZIONI:

Osservazione N° 1: il raggio luminoso finché non raggiunge l'angolo limite, a contatto con la superficie dell'acqua è rifratto, al raggiungimento è coincidente con la superficie dell'acqua, al superamento è solamente riflesso.

-CONCLUSIONI:

I raggi provenienti dalla sorgente S posta nell'acqua, giunti sulla superficie libera dell'acqua, si rifrangono finché l'angolo di incidenza è inferiore all'angolo limite; quando è i > l avviene la riflessione totale.

Osservazione N° 2: a seconda della posizione del prisma, si manifestano vari fenomeni di riflessione e rifrazione. Le osservazioni sono state due:

-CONCLUSIONI:

I: il prisma è a riflessione totale. Poiché gli angoli di incidenza nei due punti in cui il raggio incide sono maggiori dell'angolo limite, esso subisce una doppia riflessione totale.

II: In questo caso, in cui il raggio incidente forma con la normale un angolo di ampiezza inferiore all'angolo limite, si ottiene una riflessione e una rifrazione parziali.

Osservazione N° 3: utilizzando come fonte luminosa la luce elettrica, notiamo che essa è stata scomposta in sette colori, che in sequenza, da sinistra a destra, sono i seguenti: Rosso, Giallo, Verde, Azzurro, Indaco, Viola. Utilizzando invece come fonte luminosa la luce solare, abbiamo notato delle differenze:

-CONCLUSIONI:

Nella luce elettrica le frange di colore risultano più definite che nella luce solare, dove il passaggio da un colore all'altro è meno evidente. Ciò probabilmente accade a causa dell'ozono, che filtra la luce solare impedendo il passaggio, ad esempio, dei raggi UV e rendendo così la luce meno completa come gamma.

Osservazione N° 4: Una volta accesa la lampada contenente i vapori di neon(Ne), è opportuno aspettare alcuni minuti affinché la lampada si riscaldi; se non si procedesse in tale modo l'osservazione dello spettro di emissione risulterebbe meno chiara. Dopo aver atteso alcuni minuti, guardando attraverso l'oculare, si è vista la seguente situazione:

ovviamente questo è uno schema esemplificativo.

-CONCLUSIONI:

La radiazione emessa dalla lampada viene fatta passare attraverso la fessura, in modo da isolarne un fascio sottile. Questo fascio viene fatto passare attraverso un prisma che separa una dall'altra le radiazioni di diversa frequenza e le devia con angoli diversi. Queste radiazioni danno così origine allo spettro. Le fasce di colore indaco/viola sono le radiazioni ultraviolette, quelle gialle le visibili, quelle rosse le infrarosse.

-EVENTUALI ANNOTAZIONI/DIFFICOLTA':

Una lente del dispositivo per la scomposizione della luce bianca è scheggiata. E' scheggiato anche il prisma del medesimo apparecchio.