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Interferenza e diffrazione di pennelli elettromagnetici

Interferenza di onde nell’acqua

Si abbiano due sorgenti coerenti, cioè che:

  1. emettono onde della stessa frequenza
  2. la differenza di fase tra le onde emesse rimane costante nel tempo

Allora le onde emesse da tali sorgenti, che si propagano nello stesso mezzo, si sovrappongono dando origine al fenomeno dell’interferenza che appare come una distribuzione spaziale non uniforme delle onde di partenza: si avranno invece zone in cui la sovrapposizione porta ad una intensità nulla (interferenza distruttiva – assenza di onde) e zone in cui la sovrapposizione porta ad avere un’intensità del fascio che è superiore a ciascuna delle intensità dei fasci di partenza (interferenza costruttiva – presenza di onde) come mostrato nelle figure.

Interferenza di due sorgenti puntiformi
1. Interferenza di due onde circolari nell’acqua

Interferenza di due onde piane
2. Interferenza di due onde piane nell’acqua

 

Diffrazione

La diffrazione è un fenomeno legato alla natura ondulatoria di un pennello elettromagnetico che viene messo in evidenza dal fatto che, considerata la propagazione rettilinea della luce, si ottengono zone luminose anche dove geometricamente ci si aspetterebbe ombra: è come se l’onda (luminosa in questo caso) aggirasse l’ostacolo. Ma la diffrazione non coinvolge soltanto onde elettromagnetiche, ma è tipica di un qualsiasi fenomeno ondulatorio. Il seguente disegno mostra approssimativamente quello che avviene, per onde che si propagano in acqua, quando l’ostacolo ha dimensioni confrontabili con la lunghezza d’onda e quando le dimensioni dell’ostacolo sono molto superiori rispetto alla lunghezza d’onda.

diffrazione di onde piane
Diffrazione di onde piane nell’acqua: si hanno in sequenza quattro fenditure di ampiezza decrescente

Si riprende ora più approfonditamente il caso delle onde elettromagnetiche e si propone un modello per descrivere la diffrazione in due casi particolarmente semplici.

 

Diffrazione da fenditura singola


In maniera analoga a quanto accade per l’ombra, se abbiamo un fenditura in un uno schermo opaco, la luce che vi incide produce una zona luminosa caratterizzata, sul bordo, da linee chiare e scure dovute alla diffrazione, come si vede in figura.

Diffrazione da una fenditura

Diffrazione di luce da una fenditure rettangolare