L’esperimento di Young è l’esperimento della doppia fenditura: una sorgente illumina due fenditure strette che si comportano come sorgenti coerenti. Sullo schermo compaiono frange chiare e scure dovute all’interferenza tra i due contributi ondulatori.
La figura è osservabile solo se la coerenza ondulatoria è sufficiente: la differenza di fase tra le onde provenienti dalle due fenditure deve restare stabile durante l’osservazione.
Geometria delle frange
Se la distanza tra le fenditure è d e lo schermo è a distanza L\gg d, in aria la differenza di cammino ottico è approssimata dalla differenza di cammino geometrico:
Per piccoli angoli:
quindi:
I massimi di interferenza si hanno quando:
da cui la posizione delle frange chiare:
I minimi si hanno quando:
La distanza tra frange consecutive è:
Lettura sperimentale
| Grandezza | Effetto sulla figura |
|---|---|
| lunghezza d’onda \lambda maggiore | frange più distanziate |
| distanza schermo L maggiore | frange più distanziate |
| distanza fenditure d maggiore | frange più ravvicinate |
| scarsa coerenza | contrasto delle frange ridotto |
Se le fenditure hanno larghezza finita, la figura di interferenza è modulata dall’inviluppo di diffrazione della singola fenditura. Le frange non hanno quindi tutte la stessa intensità.
Significato
L’esperimento di Young mostra che la luce non si comporta solo come insieme di raggi geometrici: la fase e il principio di sovrapposizione sono necessari per spiegare massimi e minimi. Lo stesso schema concettuale ricompare con elettroni, neutroni e altre onde di materia.
Errori comuni
- Usare la formula \Delta y=\lambda L/d fuori dall’approssimazione dei piccoli angoli.
- Dimenticare che le due fenditure devono essere coerenti.
- Confondere distanza tra fenditure d e larghezza di ciascuna fenditura.
- Ignorare la diffrazione delle fenditure reali, che modula l’inviluppo delle frange.
Vedi anche: Interferenza, Cammino ottico, Coerenza ondulatoria, Diffrazione, Principio di sovrapposizione.