Cap 14 - I problemi della fisica

Teoria

• • Coerenza: pag. 579. La definizione di sorgenti coerenti non è chiara. Più che “relazione di fase costante” bisognerebbe dire "differenza di fase costante".

• Cuneo d'aria: pag. 585. La situazione e la figura non vengono chiarite a sufficienza. Dalla figura e dal testo non si capisce bene la differenza col caso trattato nel paragrafo precedente (lamina sottile). In particolare non è chiaro perché la componente del raggio incidente che si riflette sulla superficie “esterna” della lastra possa essere completamente ignorata. Il punto è che in questo caso non si ha a che fare con lamine sottili (di spessore simile alla lunghezza d'onda della luce incidente), ma con lastre di spessore macroscopico. Se lo spessore è molto maggiore della lunghezza d'onda, allora la superficie avrà irregolarità su scale dell'ordine della lunghezza d'onda. Per questo i raggi riflessi sulla superficie esterna non daranno luogo a interferenza.

• Cuneo d'aria: pag 586. La prima formula nella pagina è errata. La formula corretta è

o, equivalentemente,

La prima forma è preferibile se si ha bisogno di contare il numero di frange costruttive. La seconda formula è preferibile perché il parametro m è associato all'ordine della frangia, secondo la convenzione per cui alla frangia centrale è associato l'ordine zero. Utilizzando questa seconda formula bisogna tenere contare anche lo zero.

Si osservi che seguendo il suggerimento del libro ("sottraendo membro a membro...") si ottiene la prima formula.

• • Colore della luce: non esiste un paragrafo dedicato al colore della luce, in analogia al paragrafo del cap 12 dedicato alla tonalità di un suono. L'unico riferimento è nella tabella 1 a pag 582, in cui il colore è riferito alla lunghezza d'onda. Fino a che si considera un solo mezzo di propagazione, frequenza e lunghezza d'onda sono equivalenti, perché la velocità è unica. In realtà la frequenza è più "fondamentale", in quanto è la stessa nel vuoto e in qualunque mezzo di propagazione. La lunghezza d'onda invece varia a seconda del mezzo, visto che anche la velocità varia.

Problemi

• • 01: troppe c.s. Dovrebbero essere al più 2, visto che i dati ne hanno 2: 6.6e2 nm

  • 02: la domanda è formulata in maniera errata. Bisognerebbe sostituire "Sulla retta che congiunge le due sorgenti" con "Sul segmento che congiunge le due sorgenti". Infatti sulla retta che congiunge le due sorgenti i punti "in cui avviene lo stesso tipo di interferenza" non sono due, ma infiniti.

  • 03: troppe c.s. Dovrebbero essere al più 2, visto che i dati ne hanno 2: 4.9e2 nm

  • 05: non mi pare che il libro dia strumenti per rispondere alla domanda. Non dice da nessuna parte che il colore dipende dalla frequenza e non dalla lunghezza d’onda.

  • 06: parla di terza frangia chiara e quarta scura, ma le identifica entrambe come frange del terzo ordine. Questo perché sottintende che sono frange “secondarie”. Però questa, che è una pura nomenclatura, non è spiegata da nessuna parte (per esempio il libro di Halliday riporta una breve spiegazione a pag 576). Come può uno studente risolvere questo problema?

  • 08: la risposta è errata. Il numero dato (6) risponde alla domanda: "qual è il massimo ordine delle frange osservate?". Sullo schermo si osservano 2*6+1=13 frange (compresa quella centrale), quindi la risposta è 13.

  • 10: il risultato ha un errore di arrotondamento. Ricavando algebricamente t e sostituendo solo nella formula finale viene t = 488 nm.

  • 11 formulato male: entrambe le luci sono riflesse. Si vuole che il rosso subisca interferenza distruttiva.

• 17 abbastanza inutile. Del tutto identico al P15, l’unica variante è che invece di fare riferimento all’interferenza costruttiva si usa una locuzione “risplendere di luce riflessa”.

  • 21: si riferisce alla frangia chiara di III ordine, ma probabilmente è un errore. Infatti per le frange chiare non esiste una formula semplice analoga alla formula (5) di pag 590 valida per le frange scure. I massimi di intensità sono compresi tra due minimi di intensità, ma non sono equidistanti da essi. In effetti lo svolgimento usa la formula (5), anche se commette un errore di approssimazione. Il risultato corretto è 0,577 m e non 0,576 m.

  • 23: il risultato viene dato con 3 c.s., mentre dovrebbero essere 2: 4.9e-7 m

  • 26: il risultato viene dato con 2 c.s., mentre potrebbero essere 3: 0,0125.

  • 31: il risultato fornito, 2,4 m, è errato o arrotondato erroneamente. Il risultato corretto è 2,3 m.

  • 34: notazione ambigua. Il risultato viene apparentemente fornito con 4 c.s. In realtà sono 3, perché l'ultimo zero non è significativo.

  • 35: il risultato dovrebbe essere dato con due cifre significative: 6,3·10² nm.

  • 40: i risultati non vengono riportati nel testo. I risultati sono: a) 1,0·10^-2 m; b) 7,7·10^-3 m.

  • 42: lo svolgimento è un po' complicato. Si potrebbe utilizzare il fatto che, siccome D è molto più grande di d, il seno dell'angolo è praticamente uguale alla tangente.

  • 44: il risultato viene dato con 2 c.s., mentre potrebbero essere 3: 4,25 mm.

  • 49: notazione ambigua. Il risultato viene apparentemente fornito con 4 c.s. In realtà sono 3, perché l'ultimo zero non è significativo: 1,56·10^-6 m.

  • 51: il risultati vengono dati con 2 c.s., mentre potrebbero essere 3: 104 nm, 207 nm. Nello svolgimento del punto 2 si parla di “passaggio da acqua a vetro”, ma nel punto 2 non c’è acqua.

Test

• • 5: la risposta corretta è D, e non A come indicato negli svolgimenti per l'insegnante. Segnalazione di E. Pugliese.

  • 21: la situazione riguarda onde sonore e non onde luminose (anche se poi è una versione dell'esperimento di Young).

Verso l'esame di stato

• • Q1: il risultato fornito, 7,4 mm è errato. Il risultato corretto è 4,4 mm. Segnalazione di E. Pugliese. Inoltre il sottotitolo "Ciclo di un gas in un cilindro" non ha nulla a che fare con il problema proposto.