SCHEDA DI LABORATORIO MISURA LUNGHEZZA D`ONDA

SCHEDA DI LABORATORIO
MISURA DELLA LUNGHEZZA D’ONDA DELLA LUCE EMESSA DA UN LASER
MEDIANTE RETICOLO DI DIFFRAZIONE
L’esperienza si esegue facendo uso di un banco ottico su cui si dispongono allineati
(figura1): la sorgente luminosa (LASER He-Ne con λteorico=632,8nm), il reticolo di
diffrazione con passo reticolare d noto, lo schermo di osservazione per rilevare le frange
luminose.
Laser
reticolo
schermo
Figura 1
La direzione della radiazione incidente deve essere perpendicolare sia al piano del reticolo,
sia al piano dello schermo: solo a questa condizione diventano perfettamente visibili e
simmetriche (rispetto alla direzione di incidenza) le frange luminose che si ottengono per gli
effetti combinati della diffrazione e dell’interferenza prodotte dalle singole fenditure
illuminate (figura 2).
1
Figura 2
Procedura sperimentale
B
H
A
schermo
Si riporta in figura 3 lo schema dell’apparato
sperimentale: il punto H rappresenta la posizione sullo
α
schermo del massimo centrale (di ordine m = 0), mentre i
punti simmetrici A e B rappresentano i massimi di
ordine m. Il punto O individua la posizione del reticolo
Considerando l’equazione del reticolo dsenα=mλ, è
possibile ricavare λ calcolando l’angolo α relativo a
DIREZIONE
LUCE LASER
su cui incide la luce laser.
O
Figura 3
ciascun massimo di interferenza.
Geometricamente il valore di α si ottiene misurando la distanza D=OH del reticolo dal piano
di osservazione e la distanza L=AB intercorrente tra i due massimi di ordine m.
2
Considerando la relazione tgα=L/(2D) e l’equazione del reticolo, si ricava la lunghezza
d’onda della luce laser: λ =
d
L 

sen  arcrtg
.
m
2D 

Le operazioni di misura vanno ripetute per tutti i massimi di interferenza visibili sullo
schermo, ricavando infine il valor medio di λ tra quelli determinati per ciascun ordine m.
Possibili fonti di errori nelle misure
Si evidenziano molteplici fonti di errore, di diversa natura, che potrebbero condizionare
l’esecuzione delle misure. Tra queste:
1)
errori dovuti agli strumenti adoperati per misurare le lunghezze L e D. Normalmente
tali misure vengono eseguite con una riga o un metro a nastro;
2)
errori dovuti alla difficile valutazione della distanza L che intercorre tra i due massimi
simmetrici di ordine m-esimo. Infatti, la luce del laser è una sorgente estesa, quindi le
figure di diffrazione non sono punti o righe sottili, bensì macchie o frange
relativamente estese. Pertanto, la difficoltà della ricerca del centro di tali figure di
diffrazione rende la misura imprecisa ed è per questo motivo che conviene misurare la
distanza tra i massimi simmetrici anziché la distanza tra il massimo di ordine m ed il
massimo centrale (m = 0): così facendo, si riduce l’errore sulla misura;
3)
errore sistematico dovuto alla non perfetta perpendicolarità tra l’asse del banco ottico e
lo schermo di osservazione. Questo possibile difetto rende le frange luminose non
perfettamente simmetriche.
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