Perché una fenditura stretta crea una figura larga?
Perché una fenditura stretta crea una figura larga?
- Imposta λ=550 nm e a=3 µm.
- Dimezza la larghezza e confronta il primo minimo.
- Aumenta la distanza dello schermo senza cambiare il profilo angolare.
Che cosa misurare
a è la larghezza; λ è la lunghezza d’onda; β è adimensionale.
L’idea alla base
Parti diverse della fenditura illuminata contribuiscono coerentemente. Ad alcuni angoli i contributi si annullano, creando minimi. Restringere la fenditura allarga il massimo centrale; aumentare la lunghezza d’onda ha lo stesso effetto. È un modello di intensità in campo lontano, non un’ombra geometrica. Il banco mostra fenditura e schermo in 3D e campiona il profilo sinc al quadrato.
I/I₀=(sinβ/β)² · β=πa sinθ/λa è la larghezza; λ è la lunghezza d’onda; β è adimensionale.
Costruisci il ragionamento
- Individua l’asse ottico e la normale a ogni interfaccia.
- Applica la riflessione, la legge di Snell o l’equazione paraxiale della lente secondo il modello.
- Verifica i casi limite: indici uguali, oggetto nel piano focale o fenditura molto più larga della lunghezza d’onda.
Esempio svolto 1
λ=500 nm, a=2 µm danno sinθ₁=0.25 e θ₁=14.48°.
Esempio svolto 2
A piccoli angoli la larghezza centrale è circa 2Lλ/a.
Applicazioni
Fotocamere, microscopi e fibre ottiche combinano percorsi geometrici e limiti ondulatori. Un’immagine geometricamente nitida può essere limitata dalla diffrazione.
Errore comune
Gli angoli si misurano dalla normale, non dalla superficie. Un’immagine virtuale si trova prolungando i raggi all’indietro: i raggi reali non vi convergono.
Un’indagine ulteriore
Raddoppia insieme larghezza e lunghezza d’onda. Che cosa resta fisso?
Verifica la comprensione
Una fenditura più stretta produce…
- Un massimo centrale più largo
- Un massimo più stretto
- Nessuna diffrazione
Spiegazione
I minimi soddisfano a sinθ=mλ. Il rapporto λ/a costante conserva il profilo angolare.
Limiti del modello
Illuminazione monocromatica coerente, fenditura ideale, campo lontano di Fraunhofer; nessun campo vicino.