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01 un cammino

Con l'articolo CF 03 una fenditura si è visto che con una fenditura la luce vi passa attraverso e va in linea retta a colpire lo schermo formando una fascia illuminata pressapoco della stessa larghezza della fenditura.

Se si applica il metodo dei cammini di Feynman a due fenditure vicine cosa si ottiene?

Si ottengono due bande illuminate alla distanza delle fenditure?

No, si ottengono molte bande nessuna delle quali è in corrispondenza delle fenditure e per giunta ciò accade anche se le fenditure sono più sottili della lunghezza d'onda.

Un famoso esperimento con la doppia fenditura è stato usato per dimostrare la natura ondulatoria della luce.

Poi qualcun altro, a partire da Einstein, ne ha fatti altri è stata riconsiderata la natura corpuscolare della luce.

Data la situazione imbarazzante ci si è rassegnati a considerare il fatto che la luce abbia una doppia natura.

Ma come fa un corpuscolo, il fotone, a produrre una disrtribuzione della luce a bande? Ah, saperlo!

Con il progetto di Scratch "04 doppia fenditura" si sperimenta il comportamento della luce emessa da una sorgente molto lontana che attraversa due fenditure sottili e poco distanziate.

 

Con [tasto S] si genera la scansione delle due fenditure per una specificata posizione del rivelatore sullo schermo.

È il caso di attivare la modalità turbo con  tasto shift + ckick su bandierina verde.

Il "fotone esploratore" (nota 1) si muove dalla sorgente verso la fenditura e poi verso un punto dello schermo dove è stato posto il rivelatore.

Con [tasto C] si ripete la scansione delle fenditure per tutte le posizioni dello schermo (seconda scansione).

Scratch permette di evidenziare il processo grazie alle sue proprietà grafiche.

Qui c'è un link1 al video riassuntivo.

Al termine della doppia scansione si possono:

  • disegnare la curva della probabilità che ha un fotone che attraversa le due fenditure di essere rivelato in un dato punto dello schermo [tasto P],
  • ricostruire un possibile schema di illuminazione dello schermo tramite puntini blu [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] dopodiché con [tasto U] si simula l'esperimento con i fotoni (o gli elettroni) che vengono emessi uno alla volta.

Comunque, mentre si sviluppa la ricognizione di molti cammini, con [tasto K] si può vedere il risultato atteso.

Questo  progetto è stato realizzato utilizzando i "Cammini di Feynman" già illustrati in altre pagine di questo sito:

link2: 01 un cammino

link2: 02 motli cammini

Con questo progetto sono possibili diversi esperimenti con valori diversi per l'ampiezza delle fenditure, la loro distanza e la loro posizione, la lunghezza d'onda lambda e la sua direzione. 

È disponibile una scheda tecnica di supporto agli esperimenti.

Con Geogebra è stato effettuato lo stesso esperimento a cura del prof. Massimiliano Malgieri dell'università di Pavia e realizzato da Marco Pacini link1.

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 percorrere un cammino per farci 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 (ammesso che il termine "frattempo" per un fotone abbia senso).

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