L’interferenza della luce

L’esperimento di Young: le due fenditure

Nel 1801 Thomas Young fece passare la luce attraverso due fenditure molto vicine e vide sullo schermo una serie di frange chiare e scure. Le due fenditure si comportano come due sorgenti in fase: dove le onde arrivano in fase la luce si rinforza, dove arrivano in opposizione si annulla. Dalla distanza fra le frange si ricava la lunghezza d’onda.

Distanza fra due frange chiare —
Angolo del primo massimo laterale —
Frange chiare in un centimetro —
Frequenza della luce —
massimi: d sin θ = m λ
sullo schermo: Δy = λ L / d

Il punto dello schermo ad angolo θ dista dalle due fenditure cammini che differiscono di d sin θ. Se la differenza è un numero intero di lunghezze d’onda le due onde arrivano in fase: frangia chiara. Se è un numero intero più mezzo: frangia scura.

Gli angoli sono piccolissimi, quindi sin θ ≈ tan θ = y / L e le frange chiare sono equidistanti: Δy = λ L / d. Con luce rossa (650 nm), fenditure a un quarto di millimetro e schermo a 2 m, le frange distano 5,2 mm: si misurano con un righello, e da lì si ricava λ.

Ogni fenditura ha una sua larghezza (qui 0,04 mm), e da sola allargherebbe la luce su una macchia larga qualche centimetro: le frange stanno dentro questa macchia, e si affievoliscono ai lati. Il disegno in alto è la vista dall’alto, non in scala: le lunghezze d’onda vere sono mille volte più piccole della distanza fra le fenditure.

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