Il CD-spettroscopio

Monaco di Baviera, 1801. Un ragazzo lavora come apprendista nella bottega di un vetraio costruttore di specchi. Ha quattordici anni, e dall’età di undici è orfano dei genitori. Nella bottega lavora senza paga e con poco da mangiare. Solo alla domenica può frequentare un po’ di scuola.

Un giorno il palazzo crolla, muoiono gli operai e la moglie del padrone. Tutta la città partecipa allo scavo tra le macerie. Il giovane apprendista è dato per morto, ma viene recuperato quasi illeso da sotto una trave. Si chiama Joseph Fraunhofer. Il principe Massimiliano accorso sul luogo gli regala otto monete d’oro, con le quali Joseph si riscatta e va a lavorare nel grande laboratorio ottico di Benediktbeuern.

Lì fa numerose invenzioni e scoperte: vetro, lenti, strumenti ottici. Con lui la Baviera e la Germania diventano leader mondiali nel campo dell’ottica.

Una sua invenzione, che gli serve per fare una serie di scoperte e di nuove invenzioni, è il “reticolo di diffrazione”. Si tratta di un particolare specchio che non solo riflette la luce, ma contemporaneamente la sparpaglia più volte nei vari colori che la compongono, formando diverse frange di vari colori.

Joseph Fraunhofer in un disegno con i suoi strumenti più noti: da sinistra, il rifrattore di Dorpat (con cui Struve catalogò le stelle doppie), l'eliometro di Konigsberg (con cui Bessel misurò la parallasse stellare), lo spettroscopio costruito con materiali semplici

 

Oggigiorno è facile procurarsi un reticolo di diffrazione. Va bene un CD o un DVD, meglio se non serve più perché graffiato o perché i dati sono stati copiati altrove. I dischi ottici hanno una spirale di solchi paralleli e sottilissimi dentro cui registrare i dati. Sono circa 650 solchi ogni millimetro nel CD, circa 1300 solchi nel DVD, ed è questa griglia o reticolo di linee a sfrangiare la luce nei colori che la compongono.

Infatti, il “bianco” di un muro illuminato dal sole, il “bianco” di una lampadina a incandescenza, il “bianco” di una lampadina a basso consumo e il “bianco” di uno schermo, sono formati da colori diversi. Si dice che ognuno ha un suo “spettro” (un suo sistema di colori). L’apparecchio per studiare gli spettri si chiama spettroscopio.

Procurarsi:  un CD o DVD; uno o più tubi di cartone, tipo rotoloni da cucina. Se ne possono trovare due che entrino uno dentro l’altro; un pezzetto di cartoncino e alluminio da cucina, forbice, coltello, scotch.

Il Tubo –  fare un taglio nel tubo a circa 45° per il CD, come da immagine qui sopra. Prima con il coltello, poi con la forbice. Inserire il CD in questo taglio (allargarlo un po’ se non ci sta). Fissarlo con lo scotch.  Ritagliare una finestrella sul tubo, vicino al CD (opposta al taglio), come da immagine. Se la si fa grande, poi si può sempre richiudere con l’allumino.

Prima di partire, è bene ricordare che non bisogna puntare lo spettroscopio al sole. Per vedere lo spettro del sole è sufficiente puntare verso il cielo.

Ora si può già puntare lo spettroscopio al cielo o a una lampada. Poi, sempre tenendo puntato, si osserva all’interno della finestrella.
Nel caso del cielo si vede un tondo luminoso e di lato un altro tondo che sfuma dal blu al rosso.
Nel caso della lampada si vede la lampada stessa e di lato alcune immagini colorate della lampada.

La Fenditura –  Ritagliare un tondo di cartoncino da attaccare all’entrata del tubo. In esso, aprire una fenditura, ossia una finestrella larga 1 mm o meno (vedi prima  immagine in alto). In questo caso, guardando la lampada, non si vedrà una serie di lampade colorate, ma una serie di righe colorate.

(opzionale) Siccome non sempre la fenditura viene ben dritta, ci si può aiutare attaccando con lo scotch due lamette del rasoio. Farsi aiutare dal proprietario del rasoio per staccarle e attenzione a non tagliarsi.

La lampada raffigurata è di quelle a basso consumo, ossia a vapori di mercurio. I suoi colori caratteristici sono verde, blu e viola. Il rosso-arancione è dato dal rivestimento della lampadina. I lampioni della strada invece sono al sodio, e il loro colore principale è il giallo. Ogni luce ha i suoi colori caratteristici.

A gennaio la città è spesso al buio, e diventa un grande laboratorio di ottica, con le luci dei fari attraverso le nuvole dei fumi di scarico, le luci dei lampioni attraverso i vetri appannati. Luci, lampioni, fanali, schermi… tutti (ma non guardare direttamente il sole!) li possiamo indagare come Fraunhofer, con il nostro spettroscopio.

* * * * *

Articolo pubblicato nella rubrica “Spazzascienza” del mensile Piccolo Missionario nel gennaio 2012.   Si tratta di una rubrica in cui ricostruiamo esperimenti e apparecchi dalla storia della scienza con materiali di recupero, salvati dalla spazzatura (da qui il titolo spazzascienza).

 

Aggiungi un commento (3) Commenti

  1. sergio pandolfi | 30 novembre 2013

    nonostante l’età avanzata o forse proprio per quella ho provato grande interesse e piacere nel considerare uno strumento così prezioso per la scienza, costruito con mezzi semplici ma didatticamente efficaci. Mi sono ricordato quando studente liceale costruii su consigli di Alessandro Bracesi (poi divenuto astronomo a Bologna) un cannocchiale tipo Keplero con tubi di cartone, lungo quasi due metri e ottimamente funzionante.Spero che le nuove generazioni apprezzino e facciano esperienze vere anche manuali come facemmoi noi e che restano per tutta la vita.
    s. p. Pesaro

  2. paola nicolosi | 17 febbraio 2014

    voglio provarci a realizzarlo: anche se mia figlia ha solo 3 anni credo che ne rimarra’ incantata…grazie per il vostro lavoro: semplicemente geniale ed educativo allo stesso tempo! quello che ci vuole per molti genitori ed insegnanti e per aiutare i ragazzi a crescere utilizzando la loro curiosità per imparare a conoscere le cose che li circondano e la natura stessa.

  3. Beniamino Danese | 17 febbraio 2014

    In bocca al lupo Paola!
    Tra qualche giorno pubblicheremo un video su questo argomento…

    Nel frattempo se ti può essere utile puoi vedere il demo “Spettroscopia Chimica”
    http://www.youtube.com/watch?v=M2bR8fmEUjE
    per il progetto “Laboratorio Semplice Bovolenta Reinventore”.
    al minuto 2:00 si comincia a fare l’esperimento.

    (3 anni sono pochi, ma guardare le lampadine attraverso lo spettroscopio sarà bello)
    Ciao Beniamino

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