Natura ondulatoria
Fenomeni di diffrazione e interferenza
In questa parte sono presentate delle attività tese ad evidenziare la natura ondulatoria della luce, seguendo anche il percorso storico che ha portato a scoprire la natura delle onde elettromagnetiche. I fenomeni in questione sono quello dell'interferenza tra onde luminose e della diffrazione, un fenomeno che si osserva quando un fascio di luce attraversa fenditure estese.
Video su interferenza e diffrazione
Che cosa accade se puntiamo il fascio luminoso del raggio laser contro una fenditura? Cosa succede se le fenditure sono più di una? L'osservazione delle frange di interferenza mette in crisi il modello corpuscolare della luce e apre la strada alla teoria ondulatoria.
Natura ondulatoria della luce.pdfPresentazione sulla natura ondulatoria della luce
A partire dall'osservazione delle figure di interferenza introduciamo il concetto di natura ondulatoria della luce e di interferenza costruttiva e distruttiva e le relative condizioni affinché di verifichino tali fenomeni. Sono introdotti i parametri che descrivono l'onda elettromagnetica e viene fornita la corretta definizione di spettro elettromagnetico.
Consigli pratici.pdfCome realizzare semplici osservazioni dei fenomeni
Consigli pratici sull'allestimento di semplici esperimenti per l'osservazione delle frange di interferenza, anche da casa con pochi €. Ciascuno studente può osservare nel suo "laboratorio casalingo" e fare misure!
Utilizziamo un programma di video-analisi per estrarre i dati dalle foto!
Programma di simulazione figure di interferenza
Dopo aver compreso, dal punto di vista geometrico, perché si formano frange chiare e frange scure (criteri di interferenza costruttiva e distruttiva delle onde) è possibile elaborare un semplice programma che permette di simulare i risultati di un esperimento di diffrazione permettendo di esplorare come i diversi parametri influenzano le figure di interferenza.
Interferenza da doppia fenditura modulata dall’effetto della diffrazione dovuta all’ampiezza delle singole fenditure.
Simulazione figure di interferenza nel caso di 2 fenditure (colonna a sinistra) e di 10 fenditure (colonna a destra) per radiazioni a due lunghezze d'onda differenti.
Codice Python per la simulazione
Rendiamo disponibile il codice scritto in Python per la simulazione degli spettri e delle figure di interferenza. Per l'utilizzo non è richiesta l'installazione di alcun software: può essere eseguito su piattaforme opensource come ad esempio Trinket https://trinket.io/
Link diretto al codice: https://trinket.io/python3/972aa3706d
Breve video riepilogativo finale
Questo video spiega alcuni fenomeni ottici che interessano la luce: la riflessione, la rifrazione, l'interferenza e la diffrazione. Nel video Gioia Fano, che ha realizzato un percorso didattico di introduzione alla spettroscopia molecolare nella scuola secondaria di II grado, accompagna una serie di video di esperimenti che mostrano le principali caratteristiche della luce e dei fenomeni legati alla natura corpuscolare e alla natura ondulatoria della luce.