SCHEDA DI LABORATORIO MISURA LUNGHEZZA D`ONDA
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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. 3