La fisica delle oscillazioni

Transcript

1 La fisica delle oscillazioni

2 Vettore d onda r k = 2π nˆ λ nˆ Onde in più dimensioni Onde Piane r k = 2π nˆ λ r k = 2π nˆ λ Onde Cilindriche Onde Sferiche

3 monopolo dipolo quadrupolo

4 Il principio di Huygens Ogni punto investito ad un istante t da un fronte d onda diventa esso stesso sorgente di onde circolari (sferiche), che dopo un intervallo di tempo dt hanno raggio r = v dt. All istante t+dt il nuovo fronte d onda è costituito dall inviluppo di tutte queste onde elementari.

5 Riflessione e... Parete riflettente... Rifrazione di Onde Acqua bassa Acqua alta Immagini tratte e rielaborate da FISICA a cura del PSSC, Zanichelli (Bologna, 1963) Acqua bassa

6 Dispersione ( ) + = / 2 tangh 2 λ π λ π λ π π λ h O h gh gh h g c Bassa frequenza Alta frequenza Riferimenti paralleli

7 Diffrazione

8 DIFFRAZIONE: Un obiettivo formativo generale che mira a dare esperienza delle problematiche connesse al processo di analisi interpretativa della fenomenologia, formando ad argomentare le ipotesi e a sostenerle sul piano quantitativo o semiquantitativo. Riconoscere, caratterizzare e interpretare fenomeni di diffrazione è un'esperienza formativa così ricca, da potersi proporre come contenuto irrinunciabile per un curriculum. Svolge ruolo di ponte, sia verso una interpretazione dei fenomeni ottici nell'ambito dell'elettromagnetismo classico, sia verso un approccio alla fisica quantistica.

9

10 1. attività in classe. 2. risultati sperimentali 3. quadro di sintesi 4. Misure con sensori on-line FENOMENI DI DIFFRAZIONE IN OTTICA Diffrazione da singola fenditura Esame qualitativo dell intensità luminosa da una fenditura in funzione della posizione. Leggi empiriche della posizione dei minimi e massimi Esempi della diffrazione nel quotidiano e nelle applicazioni. Le leggi empiriche a confronto e ipotesi interpretative (per una discussione esperta). Simulazione parametrizzata e/o modellizzazione per una proposta di fitting dei dati.

11 Rilevanza disciplinare della diffrazione La diffrazione è un fenomeno che si incontra ovunque nella vita quotidiana e nelle applicazioni dell ottica Pone un confine inferiore all avanzamento verso il microscopico o il lontano limite nella capacità di distinzione fra due oggetti vicini fra loro che si trovano a grande distanze limite inferiore nell osservazione microscopica limite inferiore all integrazione (litografia) Costituisce un doppio ponte tra l ottica geometrica e quella fisica ed tra la fisica classica e quella quantistica (visione ondulatoria della luce e della materia) E l esempio reale di interferenza Permette di comprendere nella sua potenzialità i principio di Huygens-Fresnel Offre significativa occasione di raccordo tra ipotesi interpretative (modellizzione e simulazione) ed esperimento.

12 Nella vita quotidiana C. Siddons Esperienze di Fisica, Cap 10 : L ombra di un capello

13 Potere risolutivo degli strumenti ottici

14

15

16

17

18 Diffrazione e Interferenza insieme

19 Archi sovrannumerari e altro La funzione di Airy soddisfa l equazione L intensità luminosa è Proporzionale ad Ai(x) 2 in Gloria e con i Fantasmi