In questo laboratorio costruirete un vero strumento scientifico chiamato spettroscopio. È uno strumento fondamentale in astronomia perché permette di studiare la composizione chimica e lo stato fisico dei corpi celesti che osserviamo. Ovviamente lo spettroscopio che costruirete non è come quelli che usano gli astronomi, ma è una versione semplice che vi permetterà di scomporre la luce delle sorgenti che vi circondano in un arcobaleno di colori.
Prima di cominciare, cerchiamo di capire cosa sia uno spettro.
La luce è una forma di energia che ci permette di vedere quello che ci circonda. I corpi che «fanno» luce si chiamano «sorgenti luminose» e possono essere di due tipi: naturali e artificiali.
Iniziamo con il ricordare che fu I. Newton (1642 – 1727) a dimostrare per primo la complessa natura della luce. Da grande scienziato sperimentale quale era, dapprima scompose per mezzo di un prisma la luce del Sole nei colori dell’arcobaleno poi, a riprova, ricompose questi in luce bianca, con il famoso esperimento del disco rotante a settori colorati.
La luce ha una stranissima natura. In alcune circostanze possiamo considerala come palline prive di massa, detti “fotoni” che viaggiano nello spazio alla fantastica velocità di 299.792.458 metri al secondo, in altre circostanze essa si comporta come un insieme di onde, che si propagano alla stessa velocità dei fotoni.
E’ noto dalla fisica che le onde di qualsiasi natura sono caratterizzate da una proprietà fondamentale: la “lunghezza d’onda”, ossia la distanza tra due creste consecutive dell’ onda.
L’avanzamento della luce quindi, risulta composto da un insieme di onde.
Ma la luce è anche un fenomeno di carattere energetico e ad ogni lunghezza d’onda è associata una ben definita energia.
Si definisce spettro elettromagnetico di un elemento l’insieme di tutte le radiazioni che la sorgente stessa emette, indica anche la distribuzione di energia della intensità di quella radiazione.
Credit: NASA
Le regioni dello spettro elettromagnetico sono ordinate secondo la lunghezza d’onda o la loro frequenza e sono definite come in figura. L’occhio è sensibile a una piccola parte dell’intero spettro elettromagnetico, la parte del visibile.
La spettroscopia è lo studio delle proprietà dei corpi attraverso l’analisi della radiazione elettromagnetica. Un corpo solido freddo non produce emissione luminosa, ma se scaldato al crescere della temperatura diventa luminoso e cambia colore.
Lo spettroscopio: costruzione.
Materiale:
- sagoma dello spettroscopio scaricabile a questo link;
- cartoncino nero spesso A4
- colla;
- forbici;
- scotch;
- nastro adesivo nero;
- un cd
Svolgimento:
- Stampare in formato A4 la sagoma dello spettroscopio
- Incollare sul cartoncino nero il foglio stampato
- Ritagliare la parte esterna della sagoma di cartoncino
- Piegare le varie alette dando le forma di parallelepipedo (scatolina).
- Tagliare un pezzo di CD e spelarlo
- Prendere un pezzetto di CD e metterlo sulla finestrella quadrata dove c’è scritto reticolo e fissarlo con lo scotch alle estremità. ATTENZIONE: la punta deve essere rivolta verso l’interno (in direzione della fenditura) e all’interno della finestrella quadrata non deve essere coperto dallo scotch
- Ora bisogna chiudere la nostra scatola incollando le varie linguette
- Sigilla tutte le giunture con il nastro adesivo nero così da non avere passaggio di luce
Ed ora come usare lo strumento appena costruito?
Guarda attraverso la finestrella quadrata come fosse una piccola finestra e osserva cosa succede dentro la scatola gli spettri della luce prodotta da lampade diverse e dal Sole.
Se non avete costruito bene lo spettroscopio ovvero avete messo male il pezzettino di CD vedrete uno spettro piccolo, altrimenti lo vedrete bene.