La diffrazione della luce
La diffrazione della luce si verifica soltanto se la dimensione dell'ostacolo è paragonabile a quella della lunghezza d'onda della luce, circa 10-7 metri.
La diffrazione della luce si verifica con oggetti molto piccoli e non è direttamente osservabile dall'occhio umano.
Cos'è la diffrazione? E' la capacità di un'onda di aggirare un oggetto. Il fenomeno della diffrazione si verifica con le onde acustiche, elettromagnetiche o meccaniche.
Un esempio di diffrazione delle onde elettromagnetiche
Se illumino un oggetto molto piccolo con una torcia monocromatica, la luce proietta la sua ombra sul muro.
L'ombra dell'oggetto non è netta ai bordi. Alcune zone sono più chiare e altre più scure.
Questo accade perché l'oggetto trasforma la luce in onde luminose circolari.
E' il fenomeno della diffrazione della luce.
Un altro esperimento pratico
La diffrazione delle onde elettromagnetiche è osservabile facendo passare un raggio di luce attraverso una fessura.
Quando l'onda luminosa attraversa il foro si formano delle onde circolari che illuminano anche le zone nascoste dietro l'ostacolo.
Il raggio di luce ha una lunghezza d'onda ( λ ) paragonabile alla dimensione del foro ( d ).
Nota. Il fenomeno della diffrazione si spiega soltanto con la teoria ondulatoria della luce, ossia quando si considera la luce come una forma d'onda ( ottica ondulatoria ) e non come particelle.
Perché si verifica la diffrazione della luce?
Secondo il principio di Huygens-Fresnel tutti i punti della fessura agiscono come sorgenti di onde secondarie.
Pertanto, l'onda luminosa illumina anche le zone dietro l'ostacolo.
In pratica, la luce ha aggirato l'ostacolo illuminando le zone A e B..
Il disco di Airy
La diffrazione non illumina in modo omogeneo tutte le zone dietro l'ostacolo.
Alcune punti sono illuminati mentre altri sono in ombra.
Intorno al foro si formano degli anelli di luce e ombra detti disco di Airy.
Perché si forma il disco di Airy?
Le frange più luminose sono generate dall'interferenza costruttiva delle onde diffratte.
Le onde si sovrappongono dando vita a un'onda di ampiezza maggiore e più luminosa.
Gli anelli d'ombra si formano per l'interferenza distruttiva delle onde elettromagnetiche diffratte.
Le onde si compensano tra loro e annullano l'ampiezza dell'onda luminosa facendo cadere la zona nel buio.
Quando due onde diffratte si scontrano, si compensano a vicenda se la differenza è pari alla metà della lunghezza d'onda.
In un punto di interferenza distruttiva un'onda si trova nella zona di picco ( gialla ) mentre l'altra a valle ( rossa ).
L'interferenza distruttiva genera gli anelli d'ombra intorno al foro.
Per questa ragione nel disco di Airy si vedono anelli di luce concentrici, separati tra loro da anelli d'ombra.
