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27/07/2017
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elettroscopio hess
Eelettroscopio di Victor Hess.
La foto fa riferimento ad uno dei suoi tre strumenti originali conservato al museo Smithsonian -National Air and Space Museum- di Washington, D.C. Hess emigrò negli stati uniti nel 1938 dove divenne professore all’università di Fordham. L’elettroscopio fu donato al museo da tale università nel 1990.

Dimensioni originali: altezza 17.8cm x larghezza 15.2cm x 12.7cm.

ricostruzione elettroscopio Hess
Ricostruzione funzionante dell’elettroscopio utilizzato, tra il 1911 e il 1913, da Victor Hess per il rilevamento dei raggi cosmici.

 

 

 

 

 

Ricostruzione dell' elettroscopio di V. F. Hess

In occasione del centenario della scoperta dei raggi cosmici si è pensato di ricostruire una versione "quasi fedele" di uno dei tre strumenti utilizzati da Hess per i suoi rilevamenti.

Principio di funzionamento

Come già riportato, per molti anni gli scienziati si sono arrovellati sul fatto che un elettroscopio perde gradualmente la sua carica nonostante sia accuratamente isolato. Dopo la scoperta della radioattività si comprese che la debole emissione presente normalmente nel suolo terrestre era sufficiente a far perdere la carica all'elettroscopio.

Hess aveva fatto costruire gli strumenti con la possibilità di aumentarne la pressione interna, questo per renderli sensibili anche a bassi livelli di radiazione e per velocizzarne la scarica. Dalla velocità con cui un elettroscopio perde la sua carica, si può valutare il livello di radiazione. Sfruttando questo principio Hess applicò un metodo di misura per calcolare i livelli di radiazione cosmica.

A differenza di quanto riportato su molti "testi scientifici”, il funzionamento degli elettroscopi di Hess era basato sull’utilizzo di fili metallici (oro) al posto delle classiche foglie o lamelle d’oro dei comuni elettroscopi.

Costruzione

Per chi volesse provare, per la costruzione servono:

  • un contenitore cilindrico metallico
  • un "microscopio" (può andar bene ad esempio un oculare per telescopio o simili).
  • filo di rame sottile o d'oro se reperibile
  • un piattello di alluminio
  • un vetro
  • uno specchietto
  • Opzionale:
  • 1 attacco per aria compressa
  • manometro

La costruzione prevede un contenitore a tenuta stagna da mettere sotto pressione, ma per semplificarne la costruzione può essere fatto anche senza predisposizione per l'aria compressa, questo non ne compromette assolutamente il funzionamento.

Lo schema qui sotto è sufficientemente semplice ed eloquente, tanto da evitare di dilungarsi in spiegazioni. La parte più importante è il piattello che riceve la carica elettrostatica, se questo non è sufficiente ampio come superficie, l'elettroscopio non rimane carico, ma si scarica appena scostate la carica elettrostatica. Il perno che collega i fili al piattello deve essere regolabile per dare la giusta tensione ai fili stessi, una molla da orefice posta alla base agevola l'operazione di tensione. Il foro posto sul retro del contenitore serve per fare entrare la luce ed illuminare i fili metallici ed uno specchietto esterno orientabile aumenta l'illuminazione.

Per avere dei riferimenti visivi sulla distanza tra i fili metallici si può montare anche una scala graduata, ad esempio un righello dietro ai fili, questo permette di fare misure con maggiore precisione.


Immagine tratta dal libro AstroParticelle (pag. 172, sul libro la foto è in b/n)

Guardare i due fili che si allontanano nel microscopio e che si riavvicinano non appena si tocca con la mano il piattello è un esperienza decisamente suggestiva che rievoca i momenti vissuti dal fisico austriaco oltre 100 anni fa.

Aggiungeremo solo che a scopo didattico, avendo a disposizione elementi radioattivi, si possono fare anche misure basate sul tempo di scarica dell'elettroscopio.

 

 

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