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Maxwell ha dimostrato che la luce, come tutto ciò che è legato alle onde elettromagnetiche, si propaga nello spazio come un impulso, che genera un campo elettromagnetico in grado di far propagare lo stesso alla velocità della luce.
Einstein ha dimostrato che la luce interagisce con le particelle, elementari (elettroni o atomi) come grumi energetici (fotoni E=hν).
Questo ci ha portato a parlare di un dualismo onda-particella.
La luce quando si propaga rispetta quanto previsto da Maxwell,
ma quando interagisce con la materia si comporta come una particella.
I fenomeni di interferenza e diffrazione appaiono quando si ha a che fare con un campo ondulatorio e sono descritti da una precisa teoria.
Si è abituati a pensare che i fenomeni ondulatori descrivano il comportamento di luce, suono,
acqua che si trovino in opportune condizioni,
Vedremo che anche la materia, se viene messa in determinate condizioni, mostra un comportamento analogo a quello della luce.
Negli ultimi anni si sono fatti molti esperimenti allo scopo di capire se effettivamente è possibile produrre interferenza e diffrazione
con pennelli di materia: ci si riferisce a tali esperimenti col termine di Ottica Materiale.
Un fascio di materia viene prodotto in un grande numero di circostanze: a partire da circostanze più domestiche come un tubo a raggi catodici, che sono poi fasci elettronici, fino a circostanze molto più inaccessibili come quelle di un reattore nucleare, dal quale si ottengono fasci neutronici.
Ora analizzeremo il fenomeno opposto e risponderemo ai quesiti:
- "E' possibile che una particella si comporti come una radiazione elettromagnetica?"
-
"Gli elettroni e neutroni sono in grado,
in contesti particolari,
di dare origine a fenomeni di interferenza e diffrazione come se fossero raggi di luce?"
Incominceremo col parlare dell'interferenza prodotta da pennelli elettronici, per concludere con l'interferenza di Kapitza-Dirac, con il reticolo costiuito da onde elettromagnetiche stazionarie e la radiazione costituita da atomi di elio.