RETICOLO DI DIFFRAZIONE
Reticolo di diffrazione
La diffrazione è un fenomeno fisico che
si osserva ogni qualvolta un ostacolo è posto al libero cammino di
un fronte d’onda.
Nel campo, in particolare, delle onde luminose, l’osservazione
delle figure di diffrazione è fatta su uno schermo; in generale è
possibile distinguere due grandi categorie di tali fenomeni:
- fenomeni di Fresnel, quando lo schermo e la sorgente
sono vicini al sistema che produce la diffrazione;
- fenomeni di Fraunhofer, quando la sorgente e lo
schermo sono molto distanti dal sistema che diffrange oppure entrambi giacciono
nei piani focali di due lenti poste a monte e a valle del sistema che diffrange.
I reticoli di diffrazione più comuni
(comunque che prima sono stati realizzati) sono quelli costituiti da un sistema
di N-fenditure attraverso cui la radiazione luminosa passa; per una trattazione
matematica di questo sistema ottico bisogna considerare l’interferenza
di N-sorgenti di dimensioni finite (dovute alle fenditure attraverso cui la
luce passa). Mi limito ad indicare la relazione matematica che descrive l’andamento
delle intensità R(
) (tale che l’intensità del massimo
centrale sia pari all’unità ) delle frange osservate sullo schermo
per una esperienza di tipo Fraunhofer ( trattazioni matematiche rigorose si
possono trovare, numerose, su manuali di fisica o su siti web):

.
p , d, e N indicano rispettivamente il passo
del reticolo, le dimensioni della fenditura, e il numero delle fenditure attraverso
cui passa la luce.
Il primo termine tra parentesi quadre della precedente relazione
è il termine che descrive la diffrazione della singola fenditura (
fattore di diffrazione), mentre il secondo descrive l’interferenza
delle N-fenditure (fattore d’interferenza).
Nell’applet seguente si è realizzata una esperienza
con reticolo di diffrazione di tipo Fraunhofer, è possibile cambiare
il passo del reticolo, l’apertura della singola fenditura e il numero
delle fenditure interessate dalla radiazione incidente.
E’ possibile inoltre utilizzare diversi tipi
di sorgenti, tenendo conto che le intesità delle singole radiazioni
cromatiche è uguale per ogni colore (facendo si che costante resti
l’intensità della radiazione totale incidente). In basso a destra
sono indicati gli andamenti R(
) per le diverse componenti cromatiche, con Imax
si è indicata l’intensità del massimo principale, frazione
dell’intensità del massimo principale nel caso di una sorgente
monocromatica (Itot, pari all’unità) , immediatamente sopra sono
mostrate le frange che osserverei qualora osservassi separatamene le frange
per ogni colore su una lastra fotografica.
In alto a sinistra è posta l’immagine di una
virtuale lastra fotografica (i colori delle frange che osservo sono la sintesi
additiva delle singole componenti cromatiche) usata come schermo per l’esperienza
di diffrazione.
Facendo variare i parametri nei campi di testo dell’applet
è possibile fare delle semplici considerazioni:
- aumentando il numero delle fenditure la larghezza delle
righe diminuisce permettendo di evitare la sovrapposizione con le righe di
lunghezza d’onda diversa;
- diminuendo la larghezza delle fenditure l’intensità
delle righe di ordine secondario tende ad essere uguale all’intensità
della riga centrale;
- aumentando il passo del reticolo aumentano il numero
delle righe osservate;
- Utilizzando la sorgente tricromatica (tenendo presente
che lo schermo è una lastra fotografica) con componenti verde, rossa
e blu si ottiene come riga centrale una riga biancastra,e alternativamente
righe blu verde e rosse,se le righe sono ben separate.
Per una corretto funzionamento del
programma è necessario configurare il monitor enfatizzando al massimo
la luminosità, è necessario inoltre attendere qualche istante
per la visualizzazione dell’immagine sullo schermo (se non si dispone
di una CPU sufficientemente veloce), il calcolo dei colori è abbastanza
laborioso.
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