Misura dello Spessore Di Un Capello

1. IPIA G.L.Bernini Misura dello Spessore Di Un Capello

2. Scopo dell’esperienza • Scopo dell’esperienza è la determinazione sperimentale dello spessore di un capello mediante lo studio del pattern di diffrazione da esso prodotto per illuminazione con una sorgente laser. • Individuare una relazione tra la posizione del primo minimo e la distanza capello schermo.

3. Che cos’è la Diffrazione? La diffrazione è un fenomeno fisico associato alla propagazione delle onde, come anche la riflessione, la rifrazione,la diffusione e l'interferenza. È tipica di ogni genere di onda, come il suono, le onde sulla superficie dell'acqua o le onde elettromagnetiche, come la luce o le onde radio. Si verifica ogni volta che una onda incontra un’apertura o un ostacolo confrontabili alla sua lunghezza d’onda.

4. Descrizione del Materiale Al fine di misurare lo spessore di un capello, abbiamo utilizzato i seguenti materiali: • Banco Ottico • Laser He-Ne (lunghezza d’onda 632.8nm) • Supporto per capello • capello • schermo • Metro(sensibilità di un mm) • Carta Millimetrata • Matita a punta fine

5. Procedimento Per prima cosa abbiamo fissato il capello verticalmente al supporto e successivamente abbiamo posizionato il supporto sul banco ottico misurandone la distanza dallo schermo. Abbiamo puntato il laser sul capello e spento la luce perché era necessario operare in un ambiente buio.

6. Si poteva notare che l’ostruzione del capello al raggio laser produceva sul muro per effetto della diffrazione, una serie di puntini luminosi intervallati da punti scuri detti minimi, i cui intervalli spaziali risultavano diversi al variare della distanza dallo schermo.

7. Esecuzione delle misure A questo punto, bisognava calcolare la distanza tra due minimi successivi. In che modo? E’ bastato misurare con righello la distanza dal’ultimo minimo estremo a sinistra fino al minimo estremo di destra e dividerla per il numero di minimi totali visibili (circa dodici nel nostro caso). Questa misurazione è stata eseguita con l’aiuto della carta millimetrata che posizionata sullo schermo, ci permetteva di segnare su di essa i minimi visibili, rendendo la lettura più semplice. Questo procedimento è stato eseguito per cinque volte al variare della distanza dallo schermo

8. Interpretazione dei Dati Chiamiamo: -D: distanza tra il capello e il muro -Δy: Intervallo minimi (Misura complessiva / ordine dei minimi) -λ: lunghezza d’onda della luce laser rossa. Grazie alla conoscenza di questi tre dati possiamo ricavare d=spessore del capello, infatti d= λ*D/ Δy

9. Elaborazione dati • Con i dati raccolti abbiamo costruito un grafico riportando in ascissa la distanza D dallo schermo ed in ordinata la distanza del primo minimo 𝛥y mediante foglio elettronico. I dati sono risultati compatibili con una rappresentazione su una retta.

10. Grafico dei risultati

11. Conclusioni I dati sperimentali hanno individuato una relazione di diretta proporzionalità tra: • La posizione relativa dei minimi e la distanza fenditura – schermo. La pendenza della retta ottenuta ci permette di trovare lo spessore del capello ,infatti avendo utilizzato un laser di lunghezza d’onda pari a 632,8nm :

12. Conclusioni • y = m * D + q • m = 0.0095± 0.0004 cm • q = 0.08 ± 0.04 cm Poiché l’intercetta q è prossima allo zero con buona approssimazione possiamo considerare la retta passante per l’origine e quindi dy e D direttamente proporzionali m = y/D, essendo d= λD/y risulta m=λ/d = y/D da cui d = λ/m ; d = 67 ± 3 µm • Come si può vedere il valore misurato è compatibile con i valori noti.

13. Componenti Gruppo Di Lavoro Alunni IV OB: O Arena Giuseppe, Di Gennaro Alessandro, Di Napoli Emanuela, Errico Carmen, Martinez Maria Rosaria, Musone Mara, Orsi Gaia, Riccardi Loredana, Vassallo Sara. Alunni III OA: • Brunetti Stefano, Campanile Marco, De Crescenzo Antonella, Patacca Giuliana, Ponzi Dario. Prof. di Fisica e Laboratorio: Silvana Iesce Prof. di Ottica e Laboratorio: Paolo Ficara Ipia Bernini – A.S. 2011/12 Classe III OA, IV OB

14. Grazie per l’attenzione Ipia Bernini – A.S. 2011/12 Classe III OA, IV OB