Laboratorio di onde II anno CdL in Fisica
Misura 8a – Diffrazione Strumentazione richiesta – Vaschetta WA-9773 – Barriera dritta lunga (2) – Barriera dritta corta – Righello trasparente
– Sorgente di luce alogena puntuale da 50W- WA-9776 – Generatore di onde - WA-9777
– Attuatore per onde piane – Goniometro
– Carta (40 cm x 40 cm) o macchina fotografica Obiettivo 1
Determinare la dipendenza dalla dimensione dell’apertura e dalla lunghezza d’onda della figura di diffrazione.
Impostazione dell’apparato Attuatore: Barra lineare Profondità dell’acqua: 7 mm
Profondità dell’attuatore: immerso sotto la superficie per 1 mm Frequenza: 10Hz (E)
Ampiezza: 4
- Riempire la vaschetta con acqua fino ad un’altezza di 7 mm così che l’acqua sia di poco al di sopra del gradino della guarnizione in gomma.
- Portare la vaschetta a livello.
- Inserire l’attuatore nel generatore di onde ed aggiustare la barra in modo che la stessa sia a livello con la superficie dell’acqua.
- Abbassare il generatore d’onde in modo che l’attuatore sia immerso a metà.
- Allentare la manopola della fase (phase lock knob), impostare la fase a zero e fissare la manopola.
- Impostare la manopola dell’ampiezza a 4.
- Impostare la manopola della frequenza su E.
- Inserire la spina del generatore in una presa.
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Misura
- Mettere le due barriere lunghe ad una separazione d pari a 4,5 centimetri l’una dall’altra come in figura 3.1.
- Accendere la lampadina alogena ed aumentare lentamente la frequenza di illuminazione in modo da ottenere un’immagine proiettata stabile. Leggere la frequenza e riportarla nella tabella dati.
- Acquisire una foto dello schermo.
- Ripetere la procedura variando la separazione d fra le barriere a 3 cm, 1,5 cm e 0,5 cm.
Elaborazione immagini
- Per ognuna delle 4 immagini acquisite, tracciare sulla stampa della foto acquisita la posizione delle barriere e dei fronti d’onda uscenti.
- Misurare la lunghezza d’onda λ.
Tabelle dati
N. misura 1 2 3 4
Frequenza (Hz) d (m)
λ (m)
Elaborazione dati
Discutere le variazioni dei fronti d’onda in dipendenza dal rapporto fra lunghezza d’onda e dimensione della fenditura.
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Misura 8b – Interferenza
Determinare le variazioni della figura di interferenza in dipendenza dalla lunghezza d’onda.
Premessa
Quando un’onda passa attraverso due fenditure, la posizione dei massimi di intensità su una parete opposta è data da
d sen(θ) = m λ (con m=1, 2, 3, …)
dove d è la separazione fra le fenditure, θ l’angolo fra i massimi ed il punto di mezzo delle fenditure, λ la lunghezza d’onda ed m è detto ordine di interferenza (vedi figura 4.1).
Impostazione dell’apparato Attuatore: Barra lineare Profondità dell’acqua: 7 mm
Profondità dell’attuatore: immerso sotto la superficie per 7 mm Frequenza: 10Hz (E)
Ampiezza: 4
- Riempire la vaschetta con acqua fino ad una altezza di 7 mm così che l’acqua sia di poco al di sopra del gradino della guarnizione in gomma.
- Portare la vaschetta a livello.
- Inserire l’attuatore nel generatore di onde ed aggiustare la barra in modo che la stessa sia a livello con la superficie dell’acqua.
- Abbassare il generatore d’onde in modo che l’attuatore sia immerso a metà.
- Allentare la manopola della fase (phase lock knob), impostare la fase a zero e fissare la manopola.
- Impostare la manopola dell’ampiezza a 4.
- Impostare la manopola della frequenza su E.
- Inserire la spina del generatore in una presa.
Misura
- Mettere la barriera corta fra le due lunghe per formare due fenditure di circa 2 cm come in figura 4.2. Misurare la distanza d fra le fenditure.
- Accendere la lampadina alogena ed aumentare lentamente la frequenza di illuminazione in modo da ottenere un’immagine proiettata stabile. Leggere la frequenza e riportarla nella tabella dati.
- Acquisire una foto dello schermo.
- Ripetere la procedura:
o Aumentando la frequenza fino alla posizione J.
- Sostituire all’attuatore lineare due attuatori puntuali impostando la distanza fra i loro centri pari alla distanza d fra le fenditure.
- Rimuovere le barriere.
λ/2
θ1
θ1’
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Elaborazione immagini
- Tracciare sulla stampa dell’immagine la posizione delle barriere e i fronti d’onda quando la stessa passa attraverso le fenditure.
- Individuare la regione dove le onde tendono a cancellarsi l’un l’altra (Interferenza distruttiva) e dove si sommano in onde con intensità maggiore (Interferenza costruttiva – linea tratteggiata in figura). Disegnare schematicamente la figura di interferenza ottenuta.
- Misurare gli angoli formati dalle direzioni a interferenza costruttiva distinguendo i vari ordini.
Tabelle dati
N. misura 1 2 3 (sorgente doppia)
Frequenza (Hz) d (m)
λ (m) θ1 (°) θ1’ (°) θ2 (°) θ2’ (°) θ3 (°) θ3’ (°) Elaborazione dati
Ø Discutere le variazioni degli angoli in dipendenza dalla frequenza.
Ø Confrontare le figure ottenute utilizzando le fenditure con quella ottenuta con due sorgenti puntiformi.
