sabato 16 dicembre 2017

DIFFRAZIONE DELLA LUCE



http://www.cabrillo.edu/~jmccullough/Applets/Applets_by_Topic/Interference_Wave_Nature.html

venerdì 15 dicembre 2017

ESPERIMENTO DI YOUNG DELLA DOPPIA FENDITURA 1801

Una luce monocromatica viene fatta passare per due fenditure molto sottili. Per il principio di Huygens le due fenditure diventano per il fenomeno di diffrazione due sorgenti coerenti (cioè in fase) di onde circolari luminose di luce monocromatica.
Su uno schermo posto ad una distanza L si forma un'immagine d'interferenza caratterizzata  da frange luminose (interferenza costruttiva) alternate a frange scure (interferenza distruttiva).
L'esperimento mette in evidenza la natura ondulatoria della luce.

In un punto P dello schermo l'interferenza è costruttiva se la differenza delle distanze dalle due fenditure è un multiplo della lunghezza d'onda della luce.
La differenza dei cammini dalle due fenditure è data da :
dove d è la distanza tra le due fenditure .
Il video spiega la condizione di interferenza costruttiva e distruttiva nel caso di due sorgenti circolari coerenti.
allora si  pone :
con m un numero intero.

Per m=0 l'angolo è 0 e si ottiene la frangia luminosa centrale. In un punto dello schermo vi è interferenza distruttiva se la differenza dei percorsi è un multiplo dispari di mezza lunghezza d'onda: 
applet simula l'esperimento di Young con diverse frequenze e variando d

Calcoliamo ora la distanza y delle frange luminose e buie dalla frangia centrale. 
Nell'ipotesi che la distanza L dello schermo sia molto grande rispetto alla distanza d tra le due fenditure si può scrivere che :
Essendo l' angolo molto piccolo si può approssimare la tangente al sen 
Il video spiega l'esperimento di Young


Esperimento di Young in inglese

giovedì 14 dicembre 2017

MISURA DELLA VELOCITA’ DELLA LUCE


1630: Il primo a capire che la luce aveva una velocità finita fu Galilei . Nel tentativo di dimostrarlo Galilei e un suo assistente si posero a qualche centinaio di metri di distanza l’uno dall’altro, di notte, recando ciascuno una lanterna, che veniva tenuta coperta. 
Galilei in un certo istante scopriva la sua lanterna e lo stesso faceva il suo assistente non appena vedeva la luce. Galilei misurava il tempo che trascorreva tra l’istante in cui scopriva la sua lanterna e l’istante in cui vedeva la luce della lanterna dell’assistente.
Il metodo non poteva aver successo perché il tempo da misurare era dell’ordine di qualche milionesimo di secondo.  
1676 RÖMER (astronomo olandese):
La misura avviene grazie alle osservazioni delle eclissi dei satelliti di Giove.
Per un osservatore posto su Giove il fenomeno avviene ogni periodo T di rivoluzione del satellite.
Per un osservatore posto sulla Terra , l’intervallo fra due eclissi è maggiore o minore di T a seconda che la Terra si stia allontanando o avvicinando rispetto a Giove.





Quando la Terra si sposta da A a B la luce deve percorrere in più un tratto  pari al diametro dell’orbita terrestre.
Misurato il ritardo pari a 1500sec calcolò la velocità della luce c. Trovò circa 200mila Km/s.


video spiega l'esperimento di Romer

FIZEAU – FOUCAULT metà 1800:
Nell’apparecchio di Fizeau un raggio luminoso passa fra i denti di una ruota dentata che ruota con velocità angolare w, viene riflesso da uno specchio S posto a distanza l dalla ruota e torna indietro.

Se la velocità angolare w è abbastanza grande, il raggio di ritorno viene intercettato dal dente che segue il foro attraverso il quale il raggio è passato all’andata.
Basta quindi aumentare la velocità di rotazione fino a quando si vede sparire la luce proveniente dallo specchio.
In queste condizioni il tempo impiegato dalla luce per percorrere 2l è pari al tempo impiegato dalla ruota a percorrere un angolo tra due denti della ruota.

Posto:
risulta:
il calcolo risulto molto vicino alla velocità di 300mila Km/s 

il video in inglese spiega gli esperimenti della misura della velocità della luce





mercoledì 6 dicembre 2017

FENOMENI ONDULATORI STUDIATI IN ONDOSCOPIO

MISURA DELLA LUNGHEZZA D'ONDA

Consideriamo delle onde lineari che sono generate in ondoscopio.

Sono visibili i fronti d’onda lineari che si propagano nell’acqua. La distanza tra due fronti d’onda è la lunghezza d’onda. Regolando i lampi di luce prodotti dalla lampada stroboscopica, l’immagine dell’onda sullo schermo può apparire ferma all’occhio dello sperimentatore, in quanto tali lampi sono sincronizzati con i colpi esercitati dall’ eccitatore sull’acqua, ciascuno dei quali produce un fronte d’onda. Regolate la frequenza dello stroboscopio in modo da ”fermare l’onda sullo schermo”.

FENOMENO DI RIFLESSIONE DELLE ONDE PIANE
Collochiamo nella vaschetta dell’ondoscopio una striscia metallica, inclinata ad esempio di 45◦ rispetto alle sue pareti e posta di fronte alla sbarretta che eccita la superficie dell’acqua: potremo così osservare che i fronti d’onda si riflettono sulla striscia, modificando di 90◦ la propria direzione di propagazione. 

  riflessione su ostacolo parabolico: le onde convergono nel fuoco

FENOMENO DI RIFRAZIONE
E' quel fenomeno che si verifica quando l'onda cambia mezzo di propagazione e quindi cambia la velocità . Passando dal mezzo1 al mezzo2, l'onda cambia la direzione di propagazione: in particolare si avvicina alla perpendicolare alla superficie di separazione tra i due mezzi quando rallenta e si allontana nel caso opposto.
Infatti se cambia la velocità, la frequenza rimane la stessa perchè dipende solo dalla sorgente e di conseguenza cambia la lunghezza d'onda che è data da:
Quindi se l'onda rallenta il raggio si avvicina alla normale e i fronti d'onda sono più vicini (minore lunghezza d'onda)
In ondoscopio si varia la profondità dell'acqua inserendo uno spessore in vaschetta: 


come si vede l'onda rallenta in acqua meno profonda.


FENOMENO DI DIFFRAZIONE DELLE ONDE
Consiste nella capacità delle onde di superare ostacoli o fenditure di una grandezza minore paragonabile alla lunghezza d'onda.
Se poniamo un piccolo ostacolo nella vaschetta dell'ondoscopio , l'onda riesce a propagarsi anche dietro l'ostacolo. Non si formano zone "d'ombra" come accade per ostacoli più grandi.
Esempio : la diffrazione permette di sentire  un suono anche fuori la porta aperta di una stanza o anche se la sorgente e dietro un albero.

Nel video è posto un piccolo ostacolo nella vaschetta dell'ondoscopio

In particolare vale il seguente principio:

PRINCIPIO DI HUYGENS
Ogni punto di un fronte d'onda si può pensare come sorgente di onde circolari il cui inviluppo dopo un periodo T forma il nuovo fronte d'onda.



In particolare una stretta fenditura si comporta come sorgente di onde circolari che si propagano in tutte le direzioni anche dietro l'ostacolo.

 nel video si formano dei fronti d'onda circolari dietro alla fenditura

   
INTERFERENZA DI ONDE CIRCOLARI GENERATE DA DUE SORGENTI IN FASE
Osserviamo le onde generate da una coppia di sorgenti puntiformi, uguali in ondoscopio. 
I due sistemi di onde circolari interferiscono tra loro, sovrapponendosi, dando origine ad una figura di interferenza in cui è possibile individuare zone di interferenza costruttiva (massimo spostamento dell’acqua) e zone di interferenza distruttiva, punti nodali, corrispondenti ad acqua calma. 


Le linee dei nodi assumono la configurazione dei rami di un’iperbole i cui fuochi sono le sorgenti. 
 interferenza costruttiva
Infatti un punto è di interferenza costruttiva se la differenza delle distanze dalle sorgenti è un multiplo di una lunghezza d'onda:    d1 − d2 = nλ      n = 0, 1, 2, 3, 4, 5...
mentre è di interferenza distruttiva quando la differenza delle distanze è multiplo dispari di mezza lunghezza d'onda:
d1 − d2 = n λ/2     n = 1, 3, 5...
L'iperbole è il luogo di punti che hanno la differenza delle distanze dai fuochi costante




Si possono eseguire le seguenti osservazioni:
1) la figura di interferenza si sposta al variare della distanza tra le due sorgenti; 

2) cambiando la frequenza di eccitazione delle sorgenti, e dunque la lunghezza d’onda dell’onda, la posizione delle zone di interferenza costruttiva o distruttiva è diversa.

 

http://zonalandeducation.com/mstm/physics/waves/interference/twoSource/TwoSourceInterference1.html


 

venerdì 1 dicembre 2017

LE GRANDEZZE VETTORIALI

Le grandezze fisiche possono essere VETTORIALI O SCALARI
Una grandezza è VETTORIALE quando è definità da un valore (MODULO), da una DIREZIONE e da un VERSO.
La grandezza vettoriale la si rappresenta graficamente con una "freccia" chiamata VETTORE (è un segmento orientato). 
Le grandezze definite solo da un loro valore sono dette SCALARI.

Esempi di grandezze scalari: il tempo, la temperatura, il lavoro, la pressione ecc. 

Esempi di grandezze vettoriali: lo spostamento, la velocità, la forza.

Lo SPOSTAMENTO è UN VETTORE perchè per definirlo completamente bisogna fornire di quanti metri si sposta, in quale direzione e in quale verso. 

OPERAZIONI CON I VETTORI

LA SOMMA di VETTORI : esistono due metodi

     1)METODO PUNTA CODA: per sommare due o più vettori si applica un vettore sulla punta dell'altro. Il vettore somma è quello applicato nel punto di applicazione del primo e con la punta sulla punta del secondo . Il risultato non dipende dall'ordine seguito:
      
     2)METODO DEL PARALLELOGRAMMA: per sommare due vettori si applicano sullo stesso punto , dalla punta di ogni vettore si tracciano le parallele all'altro vettore in modo da formare un parallelogramma. La diagonale che parte dal punto d'applicazione è la somma dei due vettori.


applet che simula la costruzione della somma di più vettori

simula la somma di più vettori rossi presi dal cestino, ruotati a piacere e applicati sulla punta dell'altro. Il vettore verde mostra la somma con le coordinate cartesiane


gioco con i vettori : devi trovare il vettore somma tra i quattro proposti a destra che serve all'omino per proseguire

PRODOTTO SCALARE E PRODOTTO VETTORIALE


domenica 19 novembre 2017

I MIGLIORI FILM SULLA FISICA

1) LA TEORIA DEL TUTTO

2) GRAVITY


3)INTERSTELLAR


4) SOPRAVVISSUTO- THE MARTIAN


5) CONTACT (1997)

6) APOLLO 13 (1995)

7) IL MIO AMICO EINSTEIN (2008)


8) THE CORE 

9)I RAGAZZI DI VIA PANISPERNA


10) THE PRESTIGE


11) IL SENSO DELLA BELLEZZA (2017) DOC.