Cosa succede se tra la sorgente luminosa e lo schermo viene interposto un ostacolo, un muro opaco?
Che la luce non raggiunge in nessun punto lo schermo.
Se si produce una piccola fessura nell'ostacolo dove andrà a finire la luce?
Andrà dritta in linea retta o piegherà.
Il metodo dei Cammini di Feynman confermerà questa conclusione per noi ovvia?
Meno ovvio è capire se l'illuminazione dello schermo sarà uniforme e limitata alla larghezza della fenditura.
Ancora meno ovvio è capire cosa farà la luce se la fenditura è piccolissima, così piccola da essere più corta della lunghezza d'onda della luce.
Allora si prova a studiare cosa accade se si fanno passare più cammini attraverso la fenditura per ciascun punto dello schermo.
Con il progetto di Scratch "03 singola fenditura" si sperimenta il comportamento della luce emessa da una sorgente molto lontana che attraversa una fenditura sottile.
Con [tasto S] si genera la scansione di una fenditura per una specificata posizione del rivelatore sullo schermo; il "fotone esploratore" (nota 1) proveniente dalla sorgente viene fatto passare successivamente in punti diversi della fenditura per proseguire verso un punto dello schermo dove è stato posto il rivelatore.
Nota. In genere è il caso di attivare la modalità turbo con tasto shift + ckick su bandierina verde.
Con [tasto C] si ripete la scansione della fenditura per tutte le posizioni dello schermo (seconda scansione).
Scratch permette di evidenziare il processo grazie alle sue proprietà grafiche.
al video riassuntivo.
Al termine delle due scansioni si possono:
- disegnare la curva della probabilità che ha un fotone che attraversa la fenditura di essere rivelato in un dato punto dello schermo [tasto P],
- ricostruire un possibile schema di illuminazione dello schermo tramite puntini colorati [tasto O],
- disegnare il raggio definito con le regole dell'ottica geometrica [tasto A].
Se si ha fretta, la curva di probabilità si ricava con [tasto G], che comanda il calcolo della curva di probabilità senza visualizzare i movimenti del fotone esploratore, dopodiché con [tasto U] si simula l'esperimento con i fotoni (o gli elettroni) che vengono emessi uno alla volta.
Questo progetto è stato realizzato utilizzando i "Cammini di Feynman" già illustrati in altre pagine di questo sito:
: 01 un cammino
: 02 motli cammini
Con questo progetto sono possibili diversi esperimenti con valori diversi per l'ampiezza della fenditura, la sua posizione, la lunghezza d'onda lambda e la sua direzione.
Con Geogebra è stato effettuato lo stesso esperimento a cura del prof. Massimiliano Malgieri dell'università di Pavia e realizzato da Marco Pacini .
È disponibile una scheda tecnica di supporto agli esperimenti.
note
nota 1: Il fotone non sembra essere un oggetto che percorre una traiettoria (link). Questo è il motivo per cui si parla di "fotone esploratore": un oggetto di comodo che percorre un cammino per consentirci di fare dei calcoli. Di un fotone si sa dove "nasce", cioé dove viene emesso, e dove "muore", cioé dove viene assorbito (il cui punto di interazione con la materia, tra l'altro, si scopre solo dopo che l'assorbimento è avvenuto), ma non dove si trovi nel frattempo.