SCHEDA_MQUDMalus1– La legge di Malus Si allineano un

Università di Udine ­ Unita’ di Ricerca in Didattica della Fisica SCHEDA_MQUD­Malus1 Scuola/Classe___________________Cognome______________________Nome _____________________Data_______________ SCHEDA_MQUD­Malus1– La legge di Malus Si allineano un puntatore laser, due polaroid su supporto ruotante, un sensore di luce. Si acquisisce l'intensità luminosa misurata dal sensore al variare dell’angolo a, di cui si ruota il secondo polaroid rispetto al primo, a partire dalla posizione per cui si ha un massimo di trasmissione (a=0º) e fino alla posizione di massimo successiva (a =180º). A. Attività preliminari. A1. Calibrazione del sensore Si dispongono il sensore e il laser a circa 50 cm tra loro. Si inserisce il supporto ruotante con i due polaroid paralleli (massimo di trasmissione), in modo che ciascuno di essi intercetti il fasco di luce. Si calibra il sensore con: valore massimo pari a quello dell’insensità trasmessa; valore minimo quello che si acquisisce oscurandolo con un dito. Effettuata la calibrazione si riduce leggermente l’intensità della luce generata dalla sorgente, ovvero la si allontana leggermente dal sensore. In ogni caso l’intensità luminosa trasmessa deve essere sufficientemente elevata rispetto al rumore e inferiore al limite di saturazione del sensore. A2. Stima dell’indeterminazione sulla misura Si acquisisca per qualche decina di secondi l’intensità di luce, quando si ha un massimo di trasmissione. Si stimino il valore medio I dell’intensità rilevata (in u.a.), la sua indeterminazione assoluta DI (in u.a.) e relativa I / DI (in %) e se ne riportano qui i valori: I = ______________
DI = ________________ A3. Stima della intensità di fondo Intensità del fondo di luce che incide sul sensore quando il laser è spento. I / DI = ___________ Ifondo = ____________________ B.Previsioni Si effettuino le seguenti previsioni sul grafico dell’intensità della luce trasmessa I, che ci si aspetta di rilevare al variare di a
B1. Indicare le caratteristiche generali del grafico previsto? (sufficientemente regolare o con molte fluttuazioni; sempre crescente/decrescente; oscillante….)____________________________ ______________________________________________________________________________ B2. Rappresentare il grafico previsto. (si rappresenta il rapporto I/Imax, tra il valore dell'intensità I per un generico angolo a il suo valore massimo Imax).
1 Università di Udine ­ Unita’ di Ricerca in Didattica della Fisica SCHEDA_MQUD­Malus1 I/Imax 1.0 0.5 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
a(º)
C. Rappresentazione dei dati C1. Riportare nella seguente tabella, dalla prima alla quarta colonna rispettivamente: i valori degli angoli a; i valori di cos 2 a ; i dati di intensità luminosa I misurata dal sensore (eventualmente sottraendo a ciascuno il fondo); il rapporto tra le intensità misurate e il loro valore massimo Imax.
a (º) cos 2 (a) I (u.a.) I/Imax 0 10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 C2. In alternativa si possono riportare i dati in una tabella costruita su foglio elettronico, in modo analogo a quanto rappresentato nella figura sottostante, in cui è rappresentato il foglio Malus del file: elaborazione_dati_esperimenti.xls) 2 Università di Udine ­ Unita’ di Ricerca in Didattica della Fisica SCHEDA_MQUD­Malus1 C3. Con i dati rilevati si costruisca la colonna I/ Imax e quindi si rappresenti il grafico I/ Imax in funzione di a .
Il grafico può essere rappresentato nel diagramma sottostante a mano, oppure costruito con gli strumenti disponibili nel foglio elettronico (si alleghi una stampa alla presente scheda). I/Imax 1.0 0.5 0.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
a(º) D. Confronto Si confronti l’andamento ottenuto con quello previsto, illustrando analogie e differenze. Analogie Differenze E. Elaborazione dei dati E1. Si indichi che tipo di curva può rappresentarli meglio. E2. Per 0º £ a£ 90º o 90º £ a£ 180º, si costruisca il grafico di I/Imax in funzione di cos 2 a
rappresentandolo a mano nel diagramma a destra, oppure utilizzando gli strumenti del foglio elettronico (allegare una stampa del grafico alla scheda). I/Imax 1.0 0.5 E3. Si interpolino linearmente i dati. 0.0 E4. Qualora il grafico di I/Imax in funzione di 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 cos 2a sia oscillante intorno alla retta interpolante, significa che vi è un errore sistematico nei dati di
cos 2 a
a, dovuto al non prefetto allineamento iniziale dei due polaroid. Si corregga l'angolo a per tener conto di tale errore sistematico. 3 Università di Udine ­ Unita’ di Ricerca in Didattica della Fisica SCHEDA_MQUD­Malus1 E5. Si riporti l'equazione che rappresenta tale interpolazione (si riporti eventualmente anche il coefficiente di correlazione R 2 o il valore di c2 ). F. Conclusioni F.1 Quali conclusioni si possono trarre dai risultati ottenuti? F.2 Su un polaroid incide il fascio di intensità Io di un raggio laser. Il polaroid ha coefficiente di trasmissione T = Imax/Io e forma un angolo a, con la polarizzazione del fascio laser. In base ai risultati ottenuti si indichi l'espressione che rappresenta l'intensità trasmessa in funzione di a:
I (a ) = _____________ (legge di Malus) F2.1 Quali fenomeni sono caratterizzati dal coefficiente T ? ______________________________ F2.2 Il suo valore sperimentale è: Sempre maggiore di 1 Sempre minore di 1 Sempre uguale a 1 Si motivi la risposta: _______________________________________________________ ________________________________________________________________________ F2.3 Quali fenomeni caratterizza il fattore cos 2 a ? _____________________________________ ______________________________________________________________________________
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