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Il biprisma elettronico

Il biprisma elettronico è stato inventato da Moellenstedt nel 1955 che, per primo, all’Università di Tubingen pensava ad un modo per fare interferenza con pennelli elettronici.
L’idea del biprisma elettronico è la stessa del biprisma ottico: dividere un unico fascio per farlo auto-interferire: un questo modo saranno certamente osservate le condizioni necessarie per ottenere interferenza: si avranno fasci monoenergetici e coerenti.

Biprisma elettronico
Schema di biprisma elettronico

Tra due piatti metallici posti a terra A1; e A2, in modo simmetrico viene situato un filo carico positivamente B.
Se un pennello elettronico penetra tra i due piatti metallici, come è mostrato in figura, verrà diviso in due parti dal filo, il quale le defletterà verso il centro del dispositivo e quindi potrà avvenire la sovrapposizione.
Per la geometria dell’apparato la deflessione di tutti i “raggi” elettronici è la stessa, proprio come avveniva per i raggi luminosi rifratti dal biprisma di Fresnel.Questo si può capire pensando che il campo elettrico generato dal filo decresce in maniera inversamente proporzionale alla distanza dal filo stesso mentre i raggi elettronici sono deflessi lungo una curva tanto più ampia quanto più sono lontani dal fio centrale e, pertanto, risentono del campo elettrico per un tratto la cui lunghezza è direttamente proporzionale alla distanza dal filo centrale. I tal modo in i due effetti si bilanciano.
Ponendo ora un rivelatore nella zona di sovrapposizione dei pennelli elettronici è possibile osservare se si ottiene la figura di interferenza. Ciò avviene e avviene in modo esattamente analogo all’interferenza prodotta con pennelli luminosi.
La figura di interferenza che viene qui mostrata è stata trovata in un esperimento di interferenza con pennelli elettronici di A. Tonomura (1989), che risulta essere dello stesso tipo di quelli realizzati da Moellenstedt, ma perfezionato dal punto di vista tecnico.
Tonomura utilizza un microscopio elettronico invece di un cannone elettronico ma il pennello prodotto va comunque a dividersi su un biprisma elettronico.

Interferenza di un pennello elettronico
Interferenza da biprisma elettronico

Il risultato ottenuto da Tonomura non lascia dubbi: si è in presenza di un fenomeno ondulatorio perché è possibile interpretare la distanza tra le frange attraverso lo stesso modello che descrive i fenomeni di interferenza di onde elettromagnetiche. Variando la velocità del pennello si nota che varia la spaziatura tra le frange e di conseguenza la lunghezza d’onda che possiamo associare al pennello stesso.
Quindi, proprio come si può fare per un’onda elettromagnetica, è possibile determinare la lunghezza d’onda del fascio di elettronio semplicemente misurando la distanza tra le bande chiare e scure e avendo dati sulla geometria dell’apparato sperimentale.