TSP-TWS1A

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Apparato per la interferenza di singolo fotone e alla Young

 

Apparato unico, che permette di effettuare esperienze quantitative sull'interferenza dei fotoni che attraversano una doppia fenditura. Utilizzando un fascio laser si ottiene la classica interferenza alla Young, potendo effettuare misure precise ed accurate sia delle distanze tra i minimi della figura d'interferenza, sia dell'intensità relativa dei massimi della stessa. Utilizzando una sorgente di luce a bassissima intensità è possibile far arrivare al rivelatore un fotone alla volta, mostrando in maniera evidente la natura quantistica della luce. Inserendo lungo il cammino ottico la doppia fenditura è possibile misurare la distribuzione angolare dei fotoni, mostrando che anche in questo caso si forma la classica figura d'interferenza. In questo modo si evidenzia il paradosso fondamentale della meccanica quantistica, come illustrato nelle celebri lezioni di Feynman: la particella (il fotone in questo caso) non è rappresentabile quindi come un corpuscolo, bensì come una funzione d'onda.

L'apparato è composto da un banco ottico in alluminio, con cammino ottico di circa un metro e da una testa di rivelazione, che si collega ad un'estremità del banco ottico tramite una flangia. L'estremità opposta del banco ottico contiene le sorgenti dei fasci luminosi: un laser a diodo classe II, con potenza minore di 1,0 mW e frequenza di 670± 20 nm, per l'esperienza di Young; una sorgente regolabile a incandescenza con filtro interferenziale passa banda, con picco a 546 nm e ampiezza 10 nm FWHM, per l'esperimento d'interferenza quantistica. Il banco ottico è chiuso superiormente da un coperchio in alluminio a tenuta di luce, in modo da evitare luci parassite. Lungo il cammino ottico vengono collocate, in ordine di distanza dalle sorgenti di luce: una fenditura singola di filtraggio spaziale, una doppia fenditura per ottenere l'interferenza, un'ampia fenditura con posizione regolabile tramite un micrometro e una fenditura di rivelazione, sempre con posizione regolabile da micrometro. Spostando la prima è possibile lasciar passare la luce da entrambe le fenditure di interferenza o solo da una, osservandone la relativa diffrazione. Spostando la fenditura di rivelazione è possibile effettuare la scansione della figura d'interferenza, rivelandone la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa. La testa di rivelazione contiene un fotodiodo, per la misurazione del laser, un tubo fotomoltiplicatore Hamamatsu R 212, per la rivelazione dei singoli fotoni, l'alimentatore ad alta tensione, bassa corrente, per il tubo fotomoltiplicatore e un discriminatore pre-amplificato Amptek A-111.

Per l'utilizzo sono necessari, non inclusi: un voltmetro, un oscilloscopio da 60 MHz e un contatore (scaler). Modulando il laser e utilizzando un amplificatore ad aggancio, non incluso, è possibile incrementare ulteriormente la precisione della misure nell'interferenza alla Young con il laser.

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