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Diffrazione

La luce riesce a piegarsi sui bordi degli oggetti
Quando passa attorno a un bordo o attraverso una fessura, la traiettoria della luce subisce una deviazione. Questa deviazione si chiama diffrazione. Per dimostrare la diffrazione è sufficiente avere una candela o una piccola lampadina e due matite che consentano di creare una fessura. La diffrazione (l’alternanza di luci e ombre che si creano quando la luce viene deviata sui bordi degli oggetti) consente di capire che la luce ha proprietà simili a quelle delle onde.

Diffraction Main
Diffraction Mat

Strumenti e materiale

  • Due matite nuove e pulite con la gomma all’estremità
  • Un pezzo di nastro adesivo trasparente (va bene un nastro sottile qualsiasi)
  • Una mini torcia (da non sostituire con luci di altro tipo) o una candela con dei fiammiferi o un accendino
  • Facoltativo: pezzo di tessuto, piuma, reticolo di diffrazione in plastica, griglia metallica, capelli

Assemblaggio

  1. Accendete la candela oppure, se usate una mini torcia, svitate la ghiera in alto. La luce della piccola lampadina sarà più intensa. ATTENZIONE: se usate un mini torcia LED, prima di svitare la ghiera in alto, accertatevi che sia impostata su una luce attenuata. Non fissate direttamente il raggio di luce a lungo.
  2. Avvolgete uno strato di nastro attorno alla parte alta di una delle matite, appena sotto alla gomma.

Ecco che cosa dovete fare e che cosa noterete

Posizionate la luce su una superficie stabile ad almeno 35-40 centimetri di distanza da voi.

Tenete le due matite, una di fianco all’altra, con le gomme rivolte verso l’alto. Il nastro attorno a una di esse dovrebbe riuscire a tenerle leggermente distanziate, ottenendo una sottile fessura appena sotto al nastro stesso. Tenete entrambe le matite vicine a un occhio (a circa 2,5 cm di distanza) e guardate la sorgente di luce attraverso la sottile fessura. Stringete le matite rendendo la fessura ancora più stretta.

Noterete che c’è un fascio di luce lineare perpendicolare alla fessura. Guardando attraverso la fessura, ruotate le matite fino a portarle in orizzontale e noterete che quella striscia di luce lineare sarà verticale.

Guardando meglio, potreste notare che è composta da piccoli punti di luce. Stringendo le matite per rendere la fessura più sottile, i punti si ingrandiscono e si allontanano dalla sorgente di luce centrale e l’uno dall’altro: diventa più facile distinguerli. Noterete anche che questi punti hanno i bordi blu e rossi, e che quelli blu sono più vicini alla sorgente di luce.

Prendete un capello, tendetelo e tenetelo a circa 2,5 centimetri dal vostro occhio. Spostatelo fino a portarlo a metà tra il vostro occhio e la sorgente di luce: noterete che la luce si separa in un una linea di punti sul capello, proprio come avveniva con la fessura. Ruotate il capello e vedrete che anche la linea di punti ruota.

Osservate la luce attraverso un pezzo di stoffa, una piuma, un reticolo di diffrazione o un pezzo di griglia di metallo. Ruotate ogni oggetto mentre lo fate.

Che cosa accade?

Le strisce nere tra i punti di luce dimostrano che la luce è come un’onda. Le onde luminose che attraversano la fessura si separano, si sovrappongono, si sommano e producono un effetto che costituisce la diffrazione. Nei punti in cui la cresta di un’onda si sovrappone alla cresta di un’altra onda, le due onde si uniscono e formano un’onda più grande: lì si vede un punto di luce più luminoso. Nei punti in cui la valle di un’onda si sovrappone alla cresta di un’altra onda, le due onde si annullano a vicenda e si vede una striscia nera.

La luce «si piega» con un angolo che è proporzionale alla sua lunghezza d’onda. La luce rossa, per esempio, ha una lunghezza d’onda maggiore rispetto a quella blu, quindi «si piega» di più. Questa differenza nella deviazione della traiettoria della luce determina il colore dei bordi dei punti: blu all’interno e rosso all’esterno.

Più la fessura è stretta, più la luce si fraziona. L’angolo tra due strisce scure adiacenti, nella diffrazione, è infatti inversamente proporzionale alla larghezza della fessura.

Anche gli oggetti sottili, come il capello, diffrangono la luce. La luce passa attorno al capello e si separa, si sovrappone e produce questo effetto. Il tessuto e la piuma, fatti entrambi di molte parti sottili e piccole, producono effetti di diffrazione più complessi.

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