Francesco Maria Grimaldi (continua)
La scoperta della diffrazione
L'osservazione delle ombre proiettate da corpi opachi illuminati dalla luce solare o da sorgenti puntiformi realizzate in laboratorio porta alla conclusione che la luce in un mezzo omogeneo trasparente si propaga in linea retta (legge della propagazione rettilinea). Questa conclusione non ha però una validità rigorosa e illimitata.
Grimaldi fu il primo a rendersene conto,
nel corso del tentativo di sottoporre a controlli stringenti il modo in cui si
concepivano a quell'epoca i raggi luminosi: essi dovevano essere appunto delle
"rette", ma non nel senso stretto che il termine ha in geometria, in quanto
dovevano avere, per rappresentare qualcosa di fisico, un sia pur minimo
spessore.
Allo scopo di controllare questa idea, Grimaldi praticò un piccolo foro
nell'imposta di una finestra, facendo così entrare in una stanza la luce del
Sole (sono quasi le sue stesse parole). La propagazione della luce nella stanza
avviene allora lungo un cono "che sarà visibile se nell'aria vi sarà
del pulviscolo o se vi si produce un po' di fumo". Frapponendo sul percorso
della luce un corpo opaco, esso produrrà un'ombra su un foglio di carta
bianca, steso perpendicolarmente alla direzione dell'asse del cono. Ma - ed
in questo consiste il primo aspetto della scoperta- "il limite dell'ombra
ne rimane in certo qual modo poco definito, per una certa penombra, dotata di
una gradazione sensibile [...] nei tratti tra l'ombra totale e il lume pieno
[...] " Inoltre, l'ombra complessiva appariva considerevolmente più ampia
di quella che avrebbe dovuto essere supponendo "che ogni cosa avvenisse per
linee rette."
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Questi aspetti sono illustrati e discussi da Grimaldi, nel De
lumine, con la figura a lato. Sempre con riferimento alla figura, Grimaldi osservò anche che nelle regioni CM e ND la luce appariva distribuirsi in qualche modo a ventaglio, nel senso che essa si concentrava (in "frange") intorno a certe direzioni privilegiate; nel mezzo di ciascuna frangia la luce risultava "pura e genuina", mentre agli orli presentava qualche colorazione. Le frange, infine, mostravano una certa dipendenza dalla grandezza del foro, e scomparivano se esso diventava troppo grande. |
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| Fig. 1: AB è il foro dal quale penetra la luce; EF è l'ostacolo opaco immesso nel cono di luce; MN è l'ombra proiettata, considerevolmente maggiore di quella prevista dalla legge della propagazione rettilinea; IG e HL sono le zone di penombra, GH la zona di piena ombra. |
Ecco come, nel brano che segue, tratto da un testo recente di fisica generale, si introduce il lettore all'argomento degli scarti dalla legge della propagazione rettilinea della luce:
<< Consideriamo, ad esempio, l'ombra proiettata dal bordo di un oggetto opaco. Se la sorgente luminosa è puntiforme, allora, secondo questa legge, ci si deve aspettare che sullo schermo si ottenga una frontiera netta tra zona oscura e la regione chiara. In realtà esiste una zona di transizione nella quale il grado d'illuminazione varia in modo continuo e non monotono: qui si osservano "frange di diffrazione" >>
Si noterà come la situazione descritta e la descrizione stessa siano estremamente simili a quelle che si trovano in Grimaldi.
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Fig. 2: Figura di diffrazione prodotta da una lametta di rasoio illuminata con luce blu prodotta da un laser. |
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