RETICOLO DI DIFFRAZIONE</font>

 

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:

  1. fenomeni di Fresnel, quando lo schermo e la sorgente sono vicini al sistema che produce la diffrazione;
  2. 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:

  1. aumentando il numero delle fenditure la larghezza delle righe diminuisce permettendo di evitare la sovrapposizione con le righe di lunghezza d’onda diversa;
  2. diminuendo la larghezza delle fenditure l’intensità delle righe di ordine secondario tende ad essere uguale all’intensità della riga centrale;
  3. aumentando il passo del reticolo aumentano il numero delle righe osservate;
  4. 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.

Foudations of Physics Group -  University of Bari - Italy    E-mail garuccio@fisica.uniba.it

Foudations of Physics Group -  University of Bari - Italy    E-mail garuccio@fisica.uniba.it