Interferenza

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From the course by Politecnico di Milano

Introduzione alla fisica sperimentale: elettromagnetismo, ottica, fisica moderna

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Politecnico di Milano

Introduzione alla fisica sperimentale: elettromagnetismo, ottica, fisica moderna

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Il corso affronta le tematiche dell'elettromagnetismo e dell'ottica, fornendo le nozioni che risultano utili per affrontare insegnamenti di fisica di base, a partire dalla comprensione del metodo sperimentale per poi mostrare le grandezze fondamentali e loro relazioni in tali ambiti, imparando a identificarle, distinguerle e utilizzarle. Gli argomenti affrontati relativamente all'elettromagnetismo sono, divisi per settimane: · campo elettrico, conduttori, condensatori e materiali dielettrici · corrente elettrica, campo magnetico e materiali magnetici mentre per l'ottica si ha · onde elettromagnetiche, ottica geometrica e ottica ondulatoria con un'ultima settimana di accenno alla fisica moderna. All’interno di ogni settimana si trovano video relativi a lezioni, esercizi ed approfondimenti su alcuni argomenti, nonché quiz a risposta chiusa allo scopo di fornire allo studente l’opportunità di un primo feedback di auto-valutazione. Ognuna delle tematiche si chiude poi con un quiz riepilogativo per verificare l’acquisizione delle nozioni presentate.

From the lesson

Ottica

Quando i campi elettrico o magnetico non sono più statici, le interazioni che nascono sono variabili nel tempo e portano alla nascita delle onde elettromagnetiche, o radiazione. Non ha quindi più senso parlare separatamente di campo elettrico e magnetico, ma piuttosto di un campo elettromagnetico. L’ottica è la disciplina che studia la propagazione della radiazione (non solo quella visibile) e il suo comportamento nell’interazione con la materia: tale comportamento dipende dalla relazione tra la lunghezza d’onda della radiazione e la dimensione caratteristica degli ostacoli incontrati, e si può suddividere in ottica geometrica o ottica ondulatoria.

Interferenza6:04

Diffrazione7:17

Polarizzazione8:20

Trattamento antiriflesso (exe)7:37

Interferenza da due sorgenti (exe)7:53

Interferenza ed effetto Moiré (exe)7:15

Diffrazione da apertura circolare (exe)7:56

Meet the Instructors

Maurizio Zani
Assistant Professor
Physics Department

Nell’ottica ondulatoria, la luce è rappresentata da un’onda elettromagnetica

e possiamo studiareil comportamento della luce quando incontra degli ostacoli oppure quando incontra delle altre onde.

In particolare, possiamo studiare il fenomeno dell’interferenza ovvero cosa succede quando due o più onde si incontrano in un mezzo.

L’effetto dell’interferenza equivale all’effetto della sovrapposizione delle due onde nel mezzo.

Per capire di che cosa stiamo parlando, possiamo immaginarci l’esempio di quando tiriamo dei sassolini su uno specchio d’acqua.

Per rappresentare questa situazione, possiamo riempire una bacinella con dell’acqua e immergere nella bacinella le punte di due pennarelli, in questo modo.

Così si formano delle increspature sulle superfici dell’acqua che corrispondono alle nostre onde.

Cosa succede quando le due onde si incontrano?

Beh, intanto possiamo rappresentare l’onda in questo modo, dove abbiamo delle creste, in cui l’acqua si solleva dalla superficie, dal pelo libero, e delle valli,

dove, invece, c’è un avallamento nella superficie dell’acqua. Allora abbiamo due casi possibili.

In un caso, quando le due onde si sovrappongono nel mezzo, abbiamo una sovrapposizione tra le creste delle onde.

Si parla, in questo caso, d’interferenza costruttiva perché l’effetto della sovrapposizione è quello di sommare nel mezzo le due creste.

Allo stesso modo, sempre interferenza costruttiva, si ha quando le due valli delle onde sono sovrapposte.

Anche in questo caso, i due effetti si sommano. Abbiamo, invece, interferenza distruttiva quando una cresta si somma ad una valle.

In questo caso, possiamo rappresentare la situazione in questo modo e l’effetto complessivo è quello che la cresta e la valle si compensano.

In questo grafico, abbiamo rappresentato sulla lavagna quello che succede, appunto, sul pelo libero dell’acqua nell’intersezione delle due onde.

E qui possiamo proprio vedere, S_1 e S_2 rappresentano i due punti in cui i pennarelli sono stati appoggiati sul pelo dell’acqua

e abbiamo rappresentato le creste con una linea piena e le valli con una linea tratteggiata.

Allora abbiamo dei punti, per esempio questo punto qui, questo punto qui e questo punto qui,

in cui le creste si sovrappongono alle creste e le valli alle valli, quindi sono dei punti di interferenza costruttiva.

Poi abbiamo degli altri punti invece in cui le creste si sovrappongono alle valli, come ad esempio qui, qui, qui e qui.

Questi sono punti d’interferenza distruttiva. Questo discorso che abbiamo fatto vale, in generale, per la sovrapposizione di qualsiasi tipo di onda in un mezzo.

Nel caso delle onde luminose, l’interferenza costruttiva si manifesta con un’illuminazione, mentre l’interferenza distruttiva si manifesta con il buio

e quindi, nel caso delle onde luminose, quello che possiamo osservare nel fenomeno dell’interferenza, è una successione di frange chiare e scure.

Se S_1 ed S_2 sono due sorgenti luminose, posso immaginare di porre uno schermo ad una certa distanza

e quello che vedrò saranno frange chiare e scure proprio corrispondenti ai massimi e ai minimi di interferenza.

Ma quando, in un punto dello spazio, vediamo un punto di interferenza costruttiva o distruttiva?

Consideriamo la sorgente luminosa S_1 e vediamo cosa succede per arrivare in un punto d’interferenza costruttiva.

Per esempio, possiamo immaginare che la distanza sia pari ad una lunghezza d’onda.

Se adesso abbiamo la sorgente S_2 ad una certa distanza da S_1, anche la sorgente S_2 arriverà nel punto di interferenza costruttiva

con un cammino pari ad una lunghezza d’onda, oppure ad un suo multiplo intero.

In questo modo, è verificata l’ipotesi di avere un punto di interferenza costruttiva.

Quindi, si realizza interferenza costruttiva quando la differenza fra i cammini dalla sorgente al punto considerato è pari ad un multiplo intero della lunghezza d’onda.

Nel caso dell’interferenza distruttiva, consideriamo la stessa situazione.

Prendiamo la sorgente S_1, il punto di interferenza distruttiva, in questo caso,

e qui avremo che se la sorgente S_1 è ad una distanza pari alla lunghezza d’onda dal punto di interferenza distruttiva,

la sorgente S_2, che interferisce, sarà ad una distanza pari alla lunghezza d’onda più mezza lunghezza d’onda.

Quindi, la differenza di cammino tra le sorgenti e il punto d’interferenza distruttiva deve essere pari a un multiplo intero della lunghezza d’onda più mezza lunghezza d’onda.

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