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Sezione D
Dall’atomo ai composti inorganici e organici
14
5.2
Le prove della teoria ondulatoria: rifrazione
e diffrazione
Un cucchiaino immerso nell’acqua di un bicchiere, se osservato da una certa
angolazione, appare spezzato: è il fenomeno della
rifrazione
. Un raggio di
luce monocromatica (di una sola lunghezza d’onda), quando passa da un
materiale trasparente a un altro di densità diversa, per esempio da aria ad
acqua, subisce infatti una deviazione (
18
): l’angolo di rifrazione, ossia
l’angolo con cui la luce procede nel mezzo trasparente, è diverso dall’angolo
di incidenza, ossia l’angolo con cui la luce è entrata nel mezzo.
L’angolo di rifrazione dipende sia dal materiale attraversato sia dalla lun-
ghezza d’onda del raggio luminoso. Se la luce incidente è policromatica (un
insieme di radiazioni di diverse lunghezze d’onda), ogni raggio monocro-
matico in essa contenuto devia di un angolo diverso, separandosi dagli altri
e formando un ventaglio di colori (
19
).
La rifrazione è un fenomeno che riguarda tutti i tipi di onde: il fatto che
la luce compia rifrazione dimostra la natura ondulatoria della luce stessa.
Un’ulteriore prova della validità della teoria ondulatoria è la
diffrazione
,
illustrata in
20
.
aria
acqua
angolo di incidenza
angolo di rifrazione
Figura 18
Nel passaggio da un materiale trasparente a un
altro, la direzione di un raggio luminoso si modifica.
Figura 19
Un effetto della rifrazione: le componenti dello
spettro della luce visibile si separano quando un raggio
luminoso attraversa un prisma di vetro.
Figura 20
Diffrazione della luce.
Se facciamo passare un raggio di luce monocromatica attraverso una
fenditura molto sottile (di dimensioni paragonabili al valore della lunghezza
d’onda) e raccogliamo la luce su uno schermo nero posizionato dietro alla
fenditura stessa, non vedremo una sola banda luminosa, ma una
figura di
diffrazione
, ossia una serie di bande parallele alternativamente luminose o
buie. La banda più luminosa è in corrispondenza della fenditura, ma le altre
si estendono anche sui due lati, come se la luce potesse superare l’ostacolo
della parete intorno alla fenditura. Si tratta di un fenomeno spiegabile solo
come risultato di una sovrapposizione, o
interferenza
, tra onde. Se ad attra-
versare la fenditura fossero dei corpuscoli materiali, questi si addenserebbero
unicamente al centro dello schermo retrostante. Le onde luminose, attraver-
sata la fenditura, diffondono invece in tutte le direzioni, raggiungendo punti
anche lontani dello schermo.
Quando due onde si incontrano in uno stesso punto dello schermo do-
po aver effettuato percorsi differenti, si possono sovrapporre in due modi
diversi: se nel punto di incontro sono in concordanza di fase (entrambe al
massimo o al minimo dell’oscillazione) si ha un’interferenza costruttiva e
l’intensità luminosa si potenzia; se, viceversa, le due onde si incontrano in
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