L'interferenza
Lezioni d'Autore
L'esperimento di Young (I)
VIDEO
L'esperimento di Young (II)
Una luce monocromatica illumina
due piccole aperture su una lastra
opaca. La stessa onda quindi è
suddivisa in due sorgenti di luce
coerenti. Su uno schermo si
osserva l’alternarsi di zone
illuminate e di aree d’ombra.
L'esperimento di Young (III)
Considerando le onde sinusoidali aventi origine in S1 e S2, se
queste arrivano in P sfasate di un angolo multiplo di 2
l’interferenza risulta costruttiva, se invece 2(r1-r2)/ è multiplo
dispari di  l’interferenza è distruttiva.
Nei termini della differenza
dei cammini ottici le
precedenti affermazioni si
traducono per i massimi nella
relazione:
(r1-r2)=m, con m numero
intero.
Per i minimi:
(r1-r2)=(2m+1)/2
L'esperimento di Young (IV)
Un video che spiega l'esperimento con un'animazione
VIDEO
Interferenza di particelle
che attraversano due fenditure (I)
Nella fisica quantistica,
l’introduzione del duplice
aspetto ondulatorio e
corpuscolare avviene
generalmente descrivendo
elettroni che attraversano due
fenditure e che danno luogo a
un comportamento analogo
all’interferenza della luce.
Interferenza di particelle
che attraversano due fenditure (II)
VIDEO
Interferenza di particelle
che attraversano due fenditure (III)
VIDEO
Interferenza di particelle
che attraversano due fenditure (IV)
Come detto, l’esperimento ideale per introdurre la fisica quantistica
può essere realizzato sperimentalmente seguendo l’emergere delle
figure di interferenza su appositi sistemi di misura che registrano le
singole particelle sia nel caso di elettroni che di fotoni
L’emergere delle
figure d’interferenza
al crescere del
numero di particelle
(fotoni) conteggiati in
un’esperienza con
doppia fenditura: a)
272, b) 2240, c)
19773. d) Profilo
dell’intensità prevista
teoricamente e
verifica sperimentale
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (I)
Si appoggi su un vetro piano una lente leggermente convessa (figura
5) e si facciano aderire strettamente fra loro le due superfici per mezzo
di una morsa (figura 6).
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (II)
La riflessione di una luce monocromatica mostra a un osservatore, in
corrispondenza del punto di contatto dei due vetri, una macchia circolare nera
circondata da anelli concentrici alternativamente luminosi e scuri: i cosiddetti
anelli di Newton. Ruotando il dispositivo (figura 7) ed esaminando la luce
trasmessa il fenomeno è inverso: al punto centrale illuminato segue una frangia
scura, poi una luminosa e così via (figura 8).
Fig 7 Apparato per lo studio degli anelli di Newton disposto per l’osservazione della luce
trasmessa
Fig 8 Anelli di Newton: a) in luce riflessa, b) in luce trasmessa
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (III)
Gli anelli di Newton: un video che descrive come vederli
VIDEO
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (IV)
La luce bianca, trasmessa o riflessa da questo sistema di lenti, produce anelli
colorati.
Fotografando gli anelli di Newton e stampandoli su di un lucido si ottiene una
distribuzione di zone trasparenti alternate a zone opache: illuminando tale
maschera (figura 9) è possibile che l’interferenza costruttiva delle 'n' aperture
possa intensificare l’immagine di una sorgente monocromatica puntiforme S
(posta a una distanza p dalla lamina) raccogliendola nel punto P su uno
schermo (posto a una distanza q).
Fig 9 Una sorgente luminosa
nel punto S (che dista p dalla
lamina a zone di Fresnel)
porta alla formazione di
un’immagine nel punto P
(distante q dalla lamina)
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (V)
A differenza delle lenti, la lamina a zone fornisce più immagini della
sorgente. Il fenomeno si può interpretare assumendo per la lamina
diverse distanze focali.
Fresnel fu il primo a studiare le proprietà dell’interferenza di n sorgenti
coerenti con cammini separati da /2. In relazione a questi studi egli
realizzò una lente leggerissima di grande distanza focale.
A sinistra, una lente di
Fresnel
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (VI)
Essa sfrutta le diverse rifrazioni del suo profilo frastagliato per
ottenere gli stessi effetti di lenti convergenti di grandi dimensioni. Le
zone della lamina sono sostituite nella lente da materiale rifrattivo.
Nel 1822 Fresnel applicò per la prima volta questo principio per
modificare una lente tradizionale, asportando zone di vetro secondo lo
schema indicato nella figura.
Realizzazione del profilo di una
lente di Fresnel: si parte da una
particolare lente sferica, priva di
aberrazioni, e si eliminano dalla
lente alcune zone in modo che i
contorni rimanenti corrispondano
a tre diverse lenti di dimensione
decrescente, il processo viene
quindi iterato fino ad ottenere un
sottilissimo strato di materiale
dai contorni apparentemente
irregolari
Dall’interferenza alla diffrazione: anelli di
Newton, lamine a zone e lente di Fresnel (VII)
Le lampade
dei fari
sfruttano la
compattezza
delle lenti di
Fresnel.
Nelle foto: a
sinistra, il
faro di Cape
Meares in
Oregon; a
destra,un
sistema di
lenti per faro,
conservato
nel Museo del
Faro di Point
Arena in
California
FINE
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