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7.3:

Interferenza e diffrazione

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Chemistry
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Interference and Diffraction

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Una proprietà unica delle onde elettromagnetiche è che quando entrano in contatto fra loro, interagiscono in modo tale che l’onda risultante abbia un’ampiezza aumentata o diminuita. Questo fenomeno è detto interferenza. Quando le creste di due onde sono allineate, sono in fase”Quando queste onde interagiscono, le loro ampiezze si sommano e viene prodotta un’onda con ampiezza maggiore, tramite un’interferenza costruttiva.Se le due onde non si allineano, in modo che le loro creste siano in direzioni opposte:sono fuori fase”In questo caso, l’onda risultante ha un’ampiezza inferiore. Questa è un’interferenza distruttiva. Quando la depressione di un’onda si sovrappone completamente alla cresta dell’altra, le onde si annullano a vicenda.La diffrazione è un altro comportamento caratteristico delle onde. Prendete la prospettiva dall’alto di un’onda, cosicché le creste siano rappresentate da linee verticali, e immagina che stia viaggiando verso una barriera con un’apertura stretta. L’apertura nella barriera è di dimensioni simili alla lunghezza d’onda.Quando l’onda passa, si piega attorno agli angoli dell’apertura e si diffonde in diverse direzioni. Ma come si comportano le onde quando ci sono due o più aperture nella barriera? Questo può essere osservato usando una fonte di luce.Quando viene emessa la luce, l’onda passa attraverso la coppia di fenditure ravvicinate, ed emergono due onde diffratte. Queste onde interferiscono fra di loro per creare uno schema. Quando le due onde percorrono la stessa distanza, interferiscono in modo costruttivo, come osservato dall’aspetto di una linea luminosa.A una piccola distanza dal centro, in entrambe le direzioni, un’onda percorre una distanza leggermente più lunga dell’altra diventando fuori fase”L’interferenza distruttiva crea una regione oscura. A seconda delle distanze percorse dalle onde, si forma uno schema di interferenza di linee luminose e scure alternate. Questo esperimento a doppia fenditura dimostra la natura ondulatoria della luce.

7.3:

Interferenza e diffrazione

L’interferenza è un fenomeno caratteristico mostrato dalle onde. Quando due onde elettromagnetiche interagiscono con i loro picchi e trogoli che coincidono, viene prodotta un’onda risultante con maggiore ampiezza. Questa è nota come interferenza costruttiva. In questo caso, le due onde che interagiscono sono in fase l’una con l’altra.

In alternativa, se le due onde coincidono e interagiscono in modo tale che il trogolo di un’onda coincida con il picco dell’altra (in modo fuori fase), l’onda risultante mostrerà un’ampiezza molto più bassa. Questa è nota come interferenza distruttiva.

Le onde mostrano anche un comportamento caratteristico chiamato diffrazione. Quando un fascio di luce passa attraverso una fessura con una dimensione paragonabile alla lunghezza d’onda del fascio incidente ï1/4 il fascio si piega (o diffratti) attorno alla fessura. Al contrario, quando un flusso di particelle viene passato attraverso una fessura, le particelle escono semplicemente attraverso l’apertura.

Inoltre, quando un fascio di luce passa attraverso una coppia di fessure strettamente distanziate separate da una distanza paragonabile alla lunghezza d’onda della luce, le onde circolari sono prodotte ad ogni fessura dal processo di diffrazione. Queste due onde interferiscono l’una con l’altra in modo tale che un modello di interferenza con linee scure e luminose alternative si ottiene su uno schermo posizionato a breve distanza dietro le fessure.

La linea luminosa è prodotta al centro dello schermo mentre le due onde percorreno una distanza uguale per raggiungere questo punto e interferire in modo costruttivo. Quando le due onde percorrono la piccola distanza dal centro in entrambe le direzioni, percorrono distanze leggermente diverse. Sono fuori fase. Quando la differenza nelle loro distanze percorse è esattamente la metà della lunghezza d’onda, si incontrano producendo interferenze distruttive. Le regioni scure corrispondono a regioni in cui i picchi per l’onda da una fessura coincidono con i trogoli per l’onda dall’altra fessura (interferenza distruttiva), mentre le regioni più luminose corrispondono alle regioni in cui i picchi per le due onde (o i loro due trogoli) coincidono (interferenza costruttiva). Il modello di diffrazione è una proprietà intrinseca delle onde e presenta prove convincenti per la natura delle onde della luce.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 6.1: Energia Elettromagnetica.