• La luce, secondo la teoria corpuscolare, è composta da particelle dotate di energia e impulso che si propagano in linea retta nello spazio vuoto. Secondo la teoria ondulatoria, invece, la luce è composta da onde, simili alle onde del mare.La teoria ondulatoria ottenne il massimo riconoscimento nel XIX secolo, grazie alla sistemazione teorica operata da J.C. Maxwell a una spettacolare previsione: l'esistenza delle onde radio.

La caratteristica fondamentale delle onde elettromagnetiche è quella di "sommare" i loro effetti; tale proprietà prende il nome di principio di sovrapposizione. Dal principio di sovrapposizione discendono tutti i fenomeni caratteristici dei moti ondulatori: i più significativi sono la diffrazione e l’interferenza .La luce possiede inoltre una curiosa proprietà, fonte di numerose applicazioni tecnologiche:la polarizzazione.

• L’assorbimento.• La polarizzazione.• Diffrazione e interferenza.

ESPERIMENTO SULL’ASSORBIMENTO

Obbiettivo dell’esperimento è valutare la relazione tra l’intensità della sorgente (I0) e l’intensità della sorgente filtrata (It) e misurare l’intensità di ogni frequenza emessa dalla sorgente luminosa con e senza filtri.

•SORGENTE: emette radiazioni luminose in tutte le lunghezze d’onda•MONOCROMATORE: grazie ad un reticolo di diffrazione separa la luce nelle diverse lunghezze d’onda•CAMPIONI: vetrini di diversi colori usati da filtro•FIBRA OTTICA: trasmette la luce al sensore rilevatore•SENSORE-RILEVATORE: rileva e misura l’intensità della luce trasmessa

05

10

15202530

354045

350 400 450 500 550 600 650 700

lunghezza d'onda (nm)

inte

nsità

(nw

)

intensità

intensitàtrasmessa:giallo

intensitàtrasmessa:rosso

intensitàtrasmessa:blu

GRAFICI SULL’ASSORBIMENTO

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

350 400 450 500 550 600 650 700

lunghezza d'onda (nm)

It/I0

coefficientetrasmissioneB

coefficientetrasmissioneG

coefficientetrsmissioneR

La PolarizzazioneLa Polarizzazione• La polarizzazione

consiste nell’intervento sulla propagazione di un

fascio di luce obbligandolo a “viaggiare” in

un’unica direzione con l’aiuto di un filtro

polarizzatore; diversamente, le onde verrebbero emesse in

tutte le direzioni.

Osservazioni sulla natura Osservazioni sulla natura vettoriale della lucevettoriale della luce

• A determinare la propagazione della luce polarizzata sono i filtri polaroid caratterizzati da un asse specifico: infatti solo la componente parallela a questo sarà in grado di propagarsi.

100%100%

0%0%

50%50%

Legge di MalusLegge di Malus• Utilizzando due polarizzatori, un

fotodiodo, un fotometro ed una sorgente luminosa abbiamo dimostrato la relazione esistente tra l’intensità di luce trasmessa (=It) e l’intensità di luce incidente (=I0). A seconda dell’angolo di inclinazione dell’asse di polarizzazione l’intensità di luce trasmessa varia rispetto a quella di luce incidente: t= I0 t= 0 da questi dati si deduce che l’andamento della funzione It=I0*cos2sarà cosinusoidale.

It= I0 *cos2

legge di Malus: It = I0*cos^2

00,20,40,60,8

11,2

0 50 100 150 200

SPERIMENTALE1

TEORICO

SPERIMENTALE 2

FOTOMETRO

THETA I 1 SPERIMENTALE 1 TEORICO I 2 SPERIMENTALE 20 241 1 1 235 1

10 240 0,985507246 0,96984631 232 0,95312520 233 0,884057971 0,883022222 227 0,87530 225 0,768115942 0,75 218 0,73437540 214 0,608695652 0,586824089 208 0,57812550 202 0,434782609 0,413175911 200 0,45312560 190 0,260869565 0,25 190 0,29687570 182 0,144927536 0,116977778 179 0,12580 175 0,043478261 0,03015369 173 0,0312590 172 0 3,75247E-33 171 0

100 175 0,043478261 0,03015369 173 0,03125110 182 0,144927536 0,116977778 179 0,125120 191 0,275362319 0,25 189 0,28125130 203 0,449275362 0,413175911 200 0,453125140 211 0,565217391 0,586824089 211 0,625150 221 0,710144928 0,75 221 0,78125160 226 0,782608696 0,883022222 229 0,90625170 229 0,826086957 0,96984631 234 0,984375180 232 0,869565217 1 235 1

Sono due fenomeni che evidenziano la natura ondulatoria della luce

L’interferenza si verifica fra due sorgenti di luce poste ad una breve distanza e se ne distinguono due tipologie:

La diffrazione è l’interferenza tra infinite sorgenti di luce puntiformi

INTERFERENZA COSTRUTTIVA

quando le due onde luminose giungono allo schermo in fase e si sommano

INTERFERENZA

DISTRUTTIVA

quando le onde luminose sono in opposizione di fase e si annullano

•LASER, MONOCROMATICO E COERENTE

•DISCO CON DIVERSE FENDITURE

•RILEVATORE

•INTERFACCIA

Strumenti per l’esperienza di misura della lunghezza d’onda della luce laser

Graph Display

Run #2

Position (cm)

-17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

02

46

810

1214

1618

2022

2426

2830

Run

#2In

tens

ity (%

max

)

Condizione per il primo massimo:

lambda= (y·d) / D

lambda= lunghezza d’onda

d= ampiezza della fessura

D= distanza tra le fessure e il rilevatore

y= distanza media tra i picchi

ESEMPIO:

fenditura= 0.04- 0.25 mm

D= 900 mm

d= 0.25 mm

y= 2.23 mm

lambda= (2.23 mm·0.25mm)/ 900 mm= 0.00061944 mm= 619.44 nm

•Interferenza e diffrazione sono fenomeni legati alla natura ondulatoria della luce;

• ma passando nel campo della fisica quantistica si possono osservare frange d’interferenza create dai fotoni;

•è interessante notare come anche gli ELETTRONI possano dare luogo a fenomeni d’interferenza : nonostante abbiano una massa propria possono avere comportamento ondulatorio.