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Titolo: Perché il fotometro gira al contrario?

Avevo visto delle illustrazioni del fotometro di Bunsen, e forse in una di
esse era pure illustrato il senso di rotazione, ma pensavo, o forse speravo,
fosse un errore di stampa.
Per chi non lo conoscesse è l'analogo per la luce di quello che è
l'anemometro per il vento.
Quello da me osservato dal vero ultimamente era costruito con una piccola
provetta capovolta posta in cima ad un ago metallico, così da essere libera
di ruotare su se stessa.
ad una certa altezza della provetta vi erano applicati sui quattro lati
quattro rombi immagino in alluminio sottile, che erano ricoperti su di un
lato di vernice nera, ma forse era semplice nerofumo, mentre il lato
contrapposto era bianco.
Chiaramente erano disposti con simmetria rotatoria, in modo cioè che girando
intorno al dispositivo in un senso avremmo incontrato ogni rombo con la
faccia scura rivolta a noi, e girando nell'altro le facce bianche.
Il tutto era posto in un'ampolla, sicuramente sotto vuoto, per evitare i
moti convettivi e la resistenza dell'aria.
Incredibile, cominciava a ruotare, anche se molto lentamente, perfino con la
fiamma  di un accendino.
Con un faro d'automobile ( circa 40 watt ) schizzava in una rotazione
furibonda.
Il problema è che ruota al contrario di come mi aspetterei.
Ammettendo che le superfici nere assorbano i fotoni e quelle bianche li
respingano, in qualunque modo rifaccia i conti, ottengo sempre che l'impulso
sul nero dovrebbe valere la metà di quello sul bianco, quindi mi aspettavo
che fosse il bianco a rinculare, mentre è il nero!
Chi me lo spiega?
Ciao, Mauro.

L'apparecchietto cha a casa mia si chiama radiometro di Crookes
non funziona per la pressione di radiazione.
In realta' il vuoto nell'ampolla e' solo parziale, e in prossimita'
delle alette (di mica solitamente) annerite con nerofumo
si formano deboli correnti di convesione che provocano la rotazione
del mulinello.
La pressione di radiazione e' troppo debole.
SAluti,
B. Stucchi
-- 
All science is either physics or stamp collecting.
-- Ernest Rutherford, New Zealand physicist (1871-1937)
Winner Nobel prize chemistry!! (1908)
-- 
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 Chi me lo spiega?
Il senso della rotazione non e` dato dalla pressione di radiazione e
dalla variazione di quantita` di moto dei fotoni: se fai il conto scopri
che le forze in gioco sono veramente esigue. Quello che capita e` che la
parte nera si scalda di piu` di quella bianca, scalda i residui di gas
nelle vicinanze che avendo cosi` una energia media maggiore del gas che
e` dalla parte della superficie riflettente, riesce a spingere il
sistema in rotazione. 
Il tutto non e` sotto vuoto perfetto, ma rimane una parte di gas che e`
quello che fa funzionare il sistema.
Ciao
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Il problema č che ruota al contrario di come mi aspetterei.
[cut]
Il lato della paletta che assorbe la luce si riscalda piu' di quello
riflettente, e riscalda maggiormente le molecole di gas rarefatto contenute
nel recipiente (il vuoto non e' perfetto), che di conseguenza esercitano su
di esso una pressione maggiore.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Per rispondere togliere la h nell'indirizzo e-mail.

 che fosse il bianco a rinculare, mentre è il nero!
Ho qualche dubbio che l'ampolla fosse veramente sotto vuoto. La
mia spiegazione e' che siccome la parte nera assorbe - per
definizione - piu' energia di quella bianca allora trasmette piu'
energia al gas residuo nell'ampolla di quanto non faccia la parte
bianca. Di conseguenza il gas e' ad una pressione piu' alta dal
lato nero e fa rinculare quest'ultimo.
Facciamo un paio di conticini (ovviamente la descrizione e' piu'
complicata di cosi`, c'e` per esempio da tener conto dela
conduzione di calore da una faccia all'altra delle palette, ma
come stima grossolana puo' andare). Supponiamo che sul fotometro
arrivi una quantita' E di energia in un tempo t, che le palette
abbiano area S e che il volume dell'ampolla sia V. Allora la
pressione di radiazione e' all'incirca (le eguaglianze seguenti
sono tutte da intendersi approssimate) P_em = p/St = E/Sct, dove
c e' la velocita' della luce e p la quantita' di moto della
radiazione e.m.. Gia' da qui si capisce che la pressione di
radiazione generata da una lampadina non puo' bastare a far
ruotare furiosamente il fotometro: con E/t = 30 W, la forza sulle
palette e' di circa 0.1 uN (microNewton), e per guadagnare da
fermo una velocita' di 1 cm/s un apparato del peso di 0.1 g
impiegherebbe 10 secondi (e questo in assenza di perdite, attriti
ecc.).
Peraltro, se il lato nero si scalda di T gradi, e questo
riscaldamento si trasmette rapidamente al gas circostante, ho un
incremento nella pressione del gas circa pari a P_gas = nRT/V.
Ricordando la definizione di calore specifico e considerando che
il cal. spec. di un gas e' dell'ordine di R, P_gas = E/V. Notare
come questa relazione non dipenda dalla densita' del gas.
Pertanto P_em/P_gas = V/Sct = (L/t)/c << 1 (L=V/S=dimensione
lineare dell'ampolla).
-- 
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Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia
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Ciao, MArio.

Oops... pare che la spiegazione che ho dato nell'altro post, per
quanto popolare (sembra figuri anche nell'Enciclopedia
Britannica), sia sbagliata. In effetti bastava guardare nelle FAQ
di sci.physics :-(, per esempio:
http://www.weburbia.demon.co.uk/physics/light-mill.html
 
La spiegazione e' abbastanza piu' sottile e coinvolge il flusso
di gas piu' caldo attorno ai bordi delle palette. In ogni caso la
pressione di radiazione non c'entra nulla perche' e' di gran
lunga troppo debole per essere rilevada da uno strumento
"casalingo".
Tra parentesi, il fotometro di Bunsen e' una cosa diversa.
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Sono perplesso.
1) - Se č la pressione dell'aria riscaldata maggiormente dalla parte
affumicata la responsabile del verso della rotazione del radiometro, allora
meno spinto č il vuoto piů velocemente l'apparecchio dovrebbe girare: perchč
allora darsi tanto da fare a pompare fuori l'aria per fornire un curioso
aggeggio?
Il radiometro (magari aeredinamicizzato per vincere la resistenza maggiore
offerta dal gas)
funzionerebbe anche all'aria aperta, e bisognerebbe cambiargli il nome (al
massimo misurerebbe _ indirettamente_radiazioni di calore)
2) - Si č provato con luce "fredda" (tipo neon)?
3) - Si č provato a dirigere la luce (per. es con un comune indicatore
laser, o schermando la faccia nera) solo sulla faccia riflettente?
Luciano Buggio
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 Tra parentesi, il fotometro di Bunsen e' una cosa diversa.
Si, mi hanno detto che quello da me visto è il radiometro di Crookes, ma
allora quale era il fotometro di Bunsen.
Ciao, Mauro.

Ringrazio tutti per la spiegazione.
Ciao, Mauro.

Qualcuno ha fatto gli esperimenti suggeriti nel mio precedente post?
Mi sembrano facili, "domestici".
Attendo risposta.
Luciano Buggio
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