Il
progetto regionale abruzzese “DI SCUOLA IN CEA” è stato sospeso per l’anno
scolastico in corso mentre ci sono buone ragioni per ritenere possa ripartire
nel prossimo as 2013/2014. Così tra le altre cose prepariamo del materiale per i
nostri nuovi progetti.
Tra
questi stiamo mettendo a punto un nuovo progetto (laboratorio di scienze) adatto alle classi delle scuole secondarie di primo grado (scuole medie) e con le
opportune semplificazioni anche alle classi quinte delle scuole primarie (scuole elementari). Negli
anni scorsi ci siamo occupati di semplici esperimenti di magnetismo ed
elettricità. Stiamo ora pensando ad esperimenti legati alla luce visibile, alle
onde elettromagnetiche ricadenti nello spettro del visibile.
In
questo post parliamo del radiometro di Crookes. E’ uno degli strumenti più
interessanti da mostrare durante le ore di “laboratorio di scienze”.
Il
radiometro di Crookes è un radiometro solare: un strumento in grado di svelare alcune
proprietà della luce solare. Come è fatto?
E’
un’ampolla di vetro tenuta in parziale sottovuoto (≈ 6x10-2 mm/Hg***) dove
all’interno è presente un’asta. Sopra vi è appoggiato un cappello in vetro che
supporta 4 alette metalliche. Le alette metalliche sono annerite da un lato ed
argentate dall’altro.
Esponendo
il radiometro di Crookes alla luce del sole (onde elettromagnetiche) le alette si mettono in moto immediatamente. In
condizioni ottimali, di cielo limpido, la luce del sole mette in movimento le
alette fino a 3000 giri al minuto.
Generalmente si pensa che a far muovere le alette sia la debole pressione di radiazione della luce solare. Tuttavia la rotazione delle alette è dovuta ad altri fenomeni legati al riscaldamento delle alette annerite. La pressione di radiazione risulta invece molto debole, di alcuni ordini di grandezza (2 ordini) inferiore all’effetto che provoca la rotazione delle alette nel radiometro di Crookes.
Generalmente si pensa che a far muovere le alette sia la debole pressione di radiazione della luce solare. Tuttavia la rotazione delle alette è dovuta ad altri fenomeni legati al riscaldamento delle alette annerite. La pressione di radiazione risulta invece molto debole, di alcuni ordini di grandezza (2 ordini) inferiore all’effetto che provoca la rotazione delle alette nel radiometro di Crookes.
La
pressione di radiazione è una proprietà delle onde elettromagnetiche che viene esercitata
sulle superfici ortogonali alla sua direzione di propagazione. Se il responsabile
della rotazione delle alette che si osserva nel radiometro di Crookes fosse la pressione
di radiazione elettromagnetica, le alette annerite inseguirebbero le alette
argentate come indicato sotto (foto). Questo perché la pressione di radiazione esercitata
sulle alette argentate è doppia rispetto alla pressione esercitata sulle alette annerite (che assorbono luce).
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| Immagine tratta da http://it.wikipedia.org/wiki/File:Crookes_radiometer.jpg |
Quello
che si osserva invece è che le 4 alette girano in modo opposto (foto sotto): le alette argentate inseguono
le alette annerite. Il fenomeno è dovuto al riscaldamento del lato annerito
delle alette. Se il radiometro fosse sotto vuoto spinto, le alette non girerebbero affatto. Il fatto che il radiometro di Crookes non funziona sotto vuoto spinto indica
che a far muovere le alette non è la pressione di radiazione.
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| Immagine tratta da http://it.wikipedia.org/wiki/File:Crookes_radiometer.jpg |
E' uno strumento affascinante. Adatto per introdurre i fenomeni dovuti
alla luce solare. Il radiometro di Crookes funziona molto bene anche se esposto
alla luce di una lampadina ad incandescenza.
*** 1 mm di Hg = 1 Torr. Circa 1000 volte inferiore alla pressione atmosferica.
*** 1 mm di Hg = 1 Torr. Circa 1000 volte inferiore alla pressione atmosferica.
