Domande teoria Fisica

D

14.13 Se si pone alternativamente davanti ad un telescopio un

filtro blu e un filtro rosso, quando il potere separatore è maggiore?

�

Il potere separatore maggiore, � , è dato dal filtro rosso poiché la luce rossa ha una

lunghezza

= 1,22 ∗ �

d’onda λ maggiore rispetto alla

luce blu

14.14 Il potere risolutivo dell'occhio umano è delimitato dalla

diffrazione della luce sulla pupilla o da altri fattori?

Il potere separatore dell’occhio umano dipende dal diametro della pupilla, che varia da

α

conseguenza 0.84 · 10-4 rad < < 3.36 · 10-4 rad e dal fatto che la

8 a 2 mm, di R

distanza minima affinchè due punti siano distinguibili dall’occhio è di circa 25 cm

14.15 Che cosa sono i coni e i bastoncelli della retina? Quali di essi sono

sensibili al colore?

I coni e i bastoncelli sono fotorecettori che permettono all’occhio umano di essere

sensibile alla luce. Quelli sensibili al colore sono ai coni e si trovano nella parte centrale

della retina.

14.16 Un sottile mucchietto di granelli di polvere è posto su un vetrino

orizzontale. Esso viene illuminato dall'alto con un fascio di luce laser e

l'effetto viene osservato su uno schermo orizzontale, parallelo al vetrino,

posto molto lontano sotto di esso. Quale immagine si osserverà sullo

schermo? Si può dalla dimensione dell'immagine osservata stimare il

D

diametro dei granelli di polvere?

Il sottile mucchietto di granelli di polvere su un vetrino forma un reticolo di diffrazione

quindi la figura che si osserverà sullo schermo è quella di tanti dischetti attorno ai

quali vi sono vari anelli scuri e altri chiari a seconda del valore di m nella formula

��

�

���

�� = . La grandezza del granello può essere definita come la

�

distanza tra una fenditura e l’altra, quindi la dimensione del singolo granello è

mediamente il rapporto tra la larghezza complessiva dell’immagine e il numero di

fenditure

14.17 Per poter stimare la dimensione di piccoli oggetti opachi si può

λ

utilizzare la diffrazione, purché la lunghezza d'onda della luce utilizzata

sia in un certo rapporto dispetto alle dimensioni dell'oggetto. Perché non

(d -10

può stimare la dimensione di un atomo = 10 m) utilizzando luce

visibile?

Non si può utilizzare il fenomeno della diffrazione con la luce visibile per calcolare

le dimensioni di un atomo poiché la più piccola dimensione visibile di λ è

-7 -10

sull’ordine dei 400 nm, quindi 4*10 metri, non confrontabile con i 10 metri

dell’atomo, il fenomeno della diffrazione non si verifica

14.18 A cosa è dovuto l'alone rosso o bluastro osservabile attorno alla

luna nelle sere umide?

Gli aloni rossi o blu attorno alla luna sono dovuti al fenomeno della diffrazione che si

ha quando la luce solare che investe la luna deve attraversare uno strato di nuvole,

ossia uno strato di piccole gocce d’acqua che, in base all’angolo con cui sono

investite, fanno apparire uno spettro colorato

In un reticolo di diffrazione si osservano due righe in

14.19 d

corrispondenza di due lunghezze d 'onda λ e λ . Se si aumenta il passo

1 2

del reticolo che cosa cambia: a) la larghezza delle righe, b) la separazione

tra (m

le righe che aumenta, diminuisce o non cambia? Le righe = l, 2, 3…)

si allontanano o si avvicinano al centro?

2

a)La larghezza dei massimi si ,dove a è l’ampiezza della fenditura, di

�

calcola come conseguenza la

variazione del passo non incide sulla larghezza delle righe

�

, se d aumenta, la distanza tra le frange

b)La distanza tra i massimi principali nel diminuisce

reticolo è �

quindi di conseguenza si avvicinano al centro del sistema di riferimento

L

14.20 Se in un reticolo di diffrazione di larghezza fissata si aumenta

θ

posizione angolare dei massimi principali

N

il numero delle fenditure la m

aumenta o diminuisce a parità di lunghezza d'onda λ della luce utilizzata?

Le righe si allontanano o si avvicinano al centro o non si spostano? �

La variazione della distanza angolare dei massimi si calcola come � � �� = , ma,

poiché N*d=L, ��

all’aumentare di N consegue una diminuzione di d facendo restare costante la distanza,

le righe si stringono

tra loro ma non si spostano L N

14.21 Se in un reticolo di larghezza fissata si aumenta il numero di

fenditure, il numero di massimi d'interferenza che si formano aumenta o

L=Nd,

diminuisce a parità di lunghezza d 'onda λ della luce impiegata? quindi N

e d sono inversamente proporzionali. invece m (ordine dei massimi) e d sono

direttamente proporzionali, quindi se N aumenta, d diminuisce e di conseguenza anche

m.

14.21 Potete spiegare perché in un reticolo di diffrazione la larghezza dei

Δθ

massimi principali, N

diminuisce all'aumentare del numero di fenditure? 2

La larghezza delle fenditure in un reticolo di diffrazione è pari a �� =

, quindi risulta

�����

��

essere

inversamente proporzionale a N. Se il numero di fenditure aumenta, la larghezza delle

righe diminuisce R d

14.22 Il potere risolutivo di un reticolo dipende dal passo del reticolo?

Il potere risolutivo del reticolo è = ��, quindi dipende solo dal numero delle fenditure

�

� = non

��

direttamente dal loro passo

R e R L,

Due reticoli hanno la stessa larghezza ma uno ha le

14.23 1 2

fenditure che hanno un passo doppio dell'altro, d = 2d . Quale reticolo ha

2 1 R e R

un potere risolutivo R maggiore? In che rapporto stanno ?

1 2

A parità di larghezza il reticolo R ha un passo doppio tra le fenditure, quindi ne

2

presenta la metà rispetto a R . Avendo R un numero maggiore di fenditure sarà

1 1

maggiore anche il suo potere risolutivo è maggiore.

R=mN , sapendo che L=dN -----> R=mN=m(L/d)

R =m(L/d )

1 1

R =m(L/d )=m(L/2d )

2 2 1

Quindi R e R stanno in rapporto: R /R = 2

1 2 1 2

14.24 Per un dato reticolo la possibilità di separare due lunghezze

d'onda che differiscono di Δλ dipende dalla lunghezza d'onda λ?

�

La possibilità di separare di Δλ due lunghezze d’onda si calcola , quindi dipende

�

come � ∗ �� =

direttamente dalla lunghezza d’onda

14.25 Qual è il principale utilizzo del reticolo di

diffrazione?

Il reticolo di diffrazione è usato per studiare gli spettri di luce, perché permette di

risolvere problemi che non sarebbero irrisolvibili con i prismi, ma anche su superfici

tra le quali quelle dei CD o DVD che grazie alle scanalature presenti riescono a

riflettere la luce in modo da scrivere e leggere informazioni

14.26 Cosa vuol dire che lo spettro del primo ordine prodotto da un

reticolo di diffrazione illuminato da luce non monocromatica è uno spettro

puro?

Il reticolo di diffrazione illuminato da luce non monocromatica produce uno spettro del

primo ordine composto da tanti fasci quanti sono i colori che compongono la luce.

Questi colori sono detti puri perché sono fasci di luce monocromatica. È per questo

che anche lo spettro prende il nome di puro

14.27 Se si osserva un CD si osservano frange di diffrazione. A cosa è

dovuta la formazione delle frange?

La formazione di frange di diffrazione sulla superficie dei CD è dovuta alla presenza di

-9

microscopiche incisioni grandi circa 0,5 μm, ossia 500*10 m, quindi confrontabili con

la lunghezza d’onda della luce (dai 400 ai 750 nm), che fungono da ostacolo e così

permettono anche la scrittura e lettura di informazioni

14.28 Le fessure parallele di una veneziana montata su una finestra

può pensarsi come un reticolo. Perché non si osservano fenomeni di

diffrazione della luce che entra in casa attraverso le fessure?

La luce che entra dalle fessure di una veneziana non producono diffrazione

perché queste sono di dimensione molto maggiore rispetto alla lunghezza

d’onda della luce visibile e quindi non essendo confrontabili il fenomeno non si

verifica

14.29 Tra i materiali elencati quale può emettere uno spettro a righe: a)

un gas, b) un liquido c) un solido? Chi emette uno spettro continuo?

Lo spettro a righe è una caratteristica degli atomi isolati di gas e di vapori sottoposti a

pressioni non troppo elevate, lo spettro continuo invece è caratteristico di solidi e liquidi

14.30 Dalla relazione (14.19) sembrerebbe che per un dato reticolo

N m R

avente fenditure maggiore è maggiore è il potere risolutivo

ottenibile. Tuttavia, la diffrazione a ciascuna fenditura limita di fatto il

m.

valore massimo di Dare una spiegazione.

La relazione che esprime il potere = ��, di conseguenza N e m sono

�

risolutivo è � = inversamente

��

proporzionali. Una volta fissate le due lunghezze d’onda in esame, quindi avendo valori

specifici per λ e Δλ, �

si avrà che il valore massimo di m ��∗ �

possibile sarà pari a

14.31 Nell'esperimento delle due fenditure di Young l'intensità delle

θ

frange diminuisce all'aumentare dell'angolo di osservazione. Questo

effetto trova la sua spiegazione nel fatto che le fenditure non hanno

a

larghezza infinitesima ma hanno una larghezza che è una certa frazione

d

finita della distanza tra le stesse? � � ���

��

Nell’esperimento di Young l’intensità 2

= 4���� ( ), al crescere di θ cresce il

luminosa vale � seno e

�

quindi decresce il coseno diminuendo così di intensità, inoltre l’apertura ridotta della

fenditura fa in modo che lo spettro visibile sia anch’esso di dimensione ridotta, ma la

dimensione delle fenditure non è in relazione con la distanza tra queste

14.32 Perché per studiare la struttura reticolare dei cristalli tramite

la diffrazione non si può utilizzare la luce visibile ma bisogna ricorrere ai

raggi X?

La struttura reticolare dei cristalli non può essere analizzata grazie alla luce visibile

poiché è sull’ordine dei decimi del nanometro, quindi non confrontabile con 400 �� <

-8 -12

� < 750 ��, mentre i raggi X hanno lunghezze d’onda comprese tra i 10 e i 10

metri

14.33 Se ho un esperimento di Young e voglio evitare che la diffrazione

limiti il numero di frange visibili, come posso fare? (argomentare la

risposta)

Per ev