Ottica Ondulatoria: Interferenza e Esperimento della Doppia Fenditura di Young

Introduzione all'Ottica Ondulatoria

• Ottica Ondulatoria: interpretazione della luce come onda.
• Limiti dell'Ottica Geometrica: non riesce a spiegare fenomeni legati al comportamento ondulatorio.
• Ottica Classica: combinazione di ottica ondulatoria e geometrica.

Fenomeni Ondulatori

• Si manifestano quando le dimensioni del sistema sono confrontabili con la lunghezza d'onda della luce.
• Interferenza e Diffrazione: verificabili solo in determinate condizioni (laboratorio o strumenti ottici).

Esperimento della Doppia Fenditura di Young

• Thomas Young (1801): evidenze sperimentali della natura ondulatoria della luce e misurazione della lunghezza d'onda.
• Descrizione dell'esperimento:
  • Uno schermo con due fenditure sottili.
  • Sorgente luminosa (es. sole).
  • Previsione corpuscolare: due linee illuminate.
  • Risultato osservato: figura di interferenza con bande chiare e scure.

Interpretazione del Comportamento Ondulatorio

• Ondulatorietà della luce: concetto simile alle onde su una superficie d'acqua o onde sonore.
• Apparato moderno:
  • Sorgente di luce monocromatica.
  • Barriera con fenditura (sorgente di onde sferiche secondarie).
  • Seconda barriera con due fenditure.
• Figure di Interferenza:
  • Bande chiare alternate a bande scure (frange).

Principi di Interferenza

• Sovrapposizione di Onde: legata alla differenza di cammino ottico tra le due sorgenti.
• Interferenza Costruttiva e Distruttiva:
  • Interferenza costruttiva: differenza di cammino ottico zero o multiplo intero di lunghezze d'onda.
  • Interferenza distruttiva: differenza semi-intera delle lunghezze d'onda.

Condizioni per l'Osservazione delle Frange

• Luce Monocromatica: banda stretta di lunghezze d'onda.
• Fenditure Strette e Parallele: generano sorgenti coerenti.
• Distanza tra le Fenditure: piccola (es. < 1 mm).
• Distanza tra Schermo e Fenditure: grande.

Calcoli e Approssimazioni

• Triangoli e Proiezioni: considerazioni geometriche per semplificare i calcoli.
• Differenza di Cammino Ottico: calcolata come prodotto della distanza tra fenditure e seno dell'angolo di incidente.

Esercizio

• Trova la distanza tra frangia luminosa centrale e terzo ordine:
  • Utilizza la formula per calcolare l'angolo e poi trova la distanza usando la tangente dell'angolo.

Conclusioni

• Esperimento chiave per dimostrare la natura ondulatoria della luce.
• Importanza di condizioni sperimentali precise per l'osservazione chiara delle figure di interferenza.