Il cuscino di ottica

A cura di R. Martongelli, E. Stante

Intensità della luce allontanandosi dalla sorgente

Obiettivo
Esplorazione dell'intensità luminosa I in funzione della distanza d dalla sorgente. Confronto con l'ipotesi sottesa nella legge di Lambert I=cost/d^2.

Materiale necessario
Cosa serve?
Una sorgente luminosa
Una interfaccia 500 Pasco
Un sensore di intensità luminosa compatibile con l'interfaccia
Un computer
Un Banco ottico, anche rudimentale
assemblaggio
Disporre la sorgente luminosa ed il sensore sul banco ottico e predisporre il sistema per l'acquisizione dei dati.

Ambito curricolare
Ottica fisica. Emissione di una sorgente. Studio delle proprietà della luce.

Principio della misura
Raccolta di dati di intensità luminosa lungo una direzione fissa e in funzione della distanza da una sorgente bianca.

Procedura
Cosa si fa?
Operando in ambiente buio si sposta un sensore di intensità luminosa lungo un banco ottico ad una distanza tale da misurare la massima intensità luminosa rilevabile dal sensore.
Si predispone il sistema d'acquisizione dati alla raccolta dati da tastiera.
Aumentando la distanza del sensore dalla sorgente con passo costante, si acquisiscono a comando i dati relativi all'intensità luminosa e vi si associano quelli di distanza, introdotti da tastiera.

Attenzione
E` consigliabile coprire con un panno nero l'apparato sperimentale per ridurre al massimo la luminosità di fondo della stanza

Dati Campione
La raccolta effettuata si riferisce ad una distanza iniziale sorgente -sensore di 22 cm ed ad un passo di 4 cm sino ad una distanza finale 54 cm

Il grafico seguente rappresenta una raccolta effettuata :

Elaborazione dati
Il grafico sotto riportato rappresenta l'interpolazione lineare dei dati dell'inverso della radice dell'intensità luminosa relativa in funzione della distanza tra il sensore e la sorgente: si è scelta questa rappresentazione per minimizzare l'incertezza.

Conclusioni
Il coefficiente di regressione R dell'interpolazione lineare rende confidenti con l'ipotesi I*r^2=costante (Legge di Lambert). Lo scarto tra i valori tabulati di tale prodotto risulta entro il 5%.

Alternativa sperimentale
La misura può essere più agevolmente eseguita allontanando in modo continuo il sensore di intensità luminosa dalla sorgente, mediante un trascinamento meccanico che permette di misurare automaticamente la posizione.

Materiale necessario
Una sorgente luminosa puntiforme
Una interfaccia 500 Pasco
Un sensore di intensità luminosa
Sensore di moto rotatorio
Banco ottico

Assemblaggio
Si dispone la sorgente luminosa, il sensore d'intensità luminosa ed il sensore di moto rotatorio sul banco ottico. Si vincola il sensore d'intensità luminosa ad un pesetto con un filo inestensibile. Il pesetto viene lasciato pendere in verticale, facendo passare il filo per la gola della carrucola del sensore di moto rotatorio.

Elaborazione dati
Si opera come per il caso precedente.

I parametri di interpolazione sono diversi nelle due esperienze poiché queste sono state eseguite in condizioni diverse e con sorgenti diverse.