STRUTTURA DEL VIDEO
Il video è strutturato in tre parti:
- Spiegazione del fenomeno e funzionamento del modello
- Dimostrazione del fenomeno tramite la sua applicazione al modello
- Applicazione del fenomeno ad altri ambiti della fisica, citazione di esperimenti storici e cenni di fisica quantistica
Si è scelto un modello semplicistico per via della difficoltà nel reperire le attrezzature professionali usate nei classici esperimenti sull’interferenza. Comunque, il video è correlato di immagini che ne esplicano il funzionamento.
INTRODUZIONE TEORICA
Quando in un punto dello spazio si sovrappongono due onde, elettromagnetiche o cinetiche, si assiste al fenomeno dell’interferenza.
Il funzionamento è semplice: nel caso delle onde cinetiche, che necessitano di un mezzo materiale per propagarsi e alcune di esse sono generate da un alternarsi di zone di compressione e dilatazione del mezzo stesso, se due zone di compressione si sovrappongono in un punto allora in quel punto la compressione totale è uguale alla somma delle compressioni originarie, e l’interferenza è detta costruttiva. Se una compressione viene sovrapposta ad una dilatazione, invece, in quel punto la compressione è minore di quella originaria, in quanto la dilatazione è l’opposto della compressione, quindi la loro somma si trasforma in una sottrazione. In questo caso, l’interferenza è distruttiva.
OSSERVAZIONE DEL FENOMENO CON ONDE CINETICHE
Per rappresentare il comportamento delle particelle di un mezzo trasmissivo percorso da un’onda cinetica possiamo utilizzare una molla come modello, poiché è in grado di espandersi e contrarsi. Facendo partire un impulso di compressione da un capo della molla, dopo aver compiuto qualche oscillazione si consuma a causa dell’attrito.
Per bilanciare l’effetto dell’attrito possiamo sfruttare l’interferenza costruttiva: quando il primo impulso raggiunge l’origine, lo sovrapponiamo ad un altro impulso di compressione, in modo tale da dare luogo ad una compressione più intensa che può continuare il viaggio sulla molla. Se invece, quando il primo impulso raggiunge il punto di origine, allunghiamo le spire della molla in modo da dilatarla, l’impulso si ferma improvvisamente per via dell’interferenza distruttiva.
ONDE ELETTROMAGNETICHE E DI PROBABILITÀ
Le onde elettromagnetiche si comportano ugualmente. Al posto di compressioni e dilatazioni del mezzo, però, a sovrapporsi sono le creste e i ventri delle oscillazioni dei campi elettromagnetici. L’interferenza è stata usata per dimostrare la natura parzialmente ondulatoria della luce tramite l’esperimento di Young, o esperimento delle due fenditure, in cui si è osservato che due sorgenti di luce provenienti da due fenditure proiettano una figura di interferenza su uno schermo posto al di là delle fenditure.
Secondo la fisica quantistica, le particelle elementari come gli elettroni sono dotati di una natura sia particellare che ondulatoria. L’onda è detta di probabilità perché esprime la probabilità di trovare la particella in un determinato punto dello spazio. Quando la posizione della particella viene rilevata, la sua funzione d’onda collassa e non è più soggetta a interferenza. Ma se ripetiamo l’esperimento di Young con un proiettore di elettroni piuttosto che di luce, sullo schermo si crea una figura d’interferenza del tutto simile a quella della luce, poiché in quel caso l’onda di probabilità si comporta esattamente come un’onda elettromagnetica.
BIBLIOGRAFIA
- B. Greene La trama del cosmo, Ed.Rizzoli, Torino 2014
- A. Einstein, L. Infeld L’evoluzione della fisica, Ed.Bollati Boringhieri, Torino 2017
SITOGRAFIA
Immagini:
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