Relazione dell’esperimento sull’ondoscopio
Materiale utilizzato: ondoscopio, formato da: un generatore di onde, una
vasca piena d’acqua, un attuatori per le onde piane, una sorgente luminosa, cioè un
proiettore avvitato ad un disco (comprendente una parte trasparente destinata al
passaggio della luce.
Scopo dell’esperimento:
- apprendere delle nozioni sull’ondoscopio e sulla risonanza;
- dimostrare la legge di Huygens-Fresnel.
Svolgimento:
I° prova) Il professore regola l’altezza del generatore di onde in modo che l’attuatore
venga immerso nell’acqua. Aziona il motore e il dispositivo inizia a produrre delle onde.
Accendendo la sorgente luminosa, se ne vedono molte, ferme e proiettate sul tavolo
sotto l’ondoscopio. Con una frequenza di 9,5 Hz, la lunghezza d’onda, in seguito
misurata con un righello da un alunno, è di 2,25 cm.
In seguito, il professore schiaccia un bottone e sul tavolo si possono visualizzare le onde
in movimento. Con un rapido calcolo, realizziamo che la velocita è di 9,5 cm/s.
II° prova) L’insegnante immerge nella vasca una curva (per simulare lo specchio concavo)
davanti al fronte d’onda piano. Quest’ultimo, di conseguenze, vede proseguire alcune
delle sue onde oltre i due estremi e altre essere riflesse dall’ostacolo e concentrarsi in
un unico punto.
III° prova) Il professore antepone al fronte d’onda piano delle barre orizzontali che
fanno da muro al fronte d’onda piano. Così, le onde non passano oltre tale sbarramento.
IV° prova) Il docente mantiene le stesse barre, ma apre uno spiraglio, attraverso il
quale le onde transitano, aumentando poco a poco l’ampiezza del loro raggio di azione e
andandosi infine a sovrapporre, generando la diffrazione, una sovrapposizione in più
punti tra le onde. A questo punto, il professore apre una parentesi sull’argomento.
La diffrazione è all’origine del principio di Huygens-Fresnel
La diffrazione è una caratteristica generale dei fenomeni ondulatori che si manifesta ogni volta che una
porzione di un fronte d’onda, sia esso di suono, di onde di materia o di luce, investe un ostacolo, sia opaco
che trasparente (ad esempio si manifesta quando un fascio luminoso illumina il bordo di un ostacolo,
attraversa un foro, una oppure più fenditure praticate su uno schermo, illumina un piccolo oggetto come un
capello…).
Il fronte d’onda viene alterato (in fase o in ampiezza) e la propagazione non è più rettilinea, poiché essa si
propaga nello spazio in una serie di punti, ciascuno generatore di fronti d’onda circolari che interferiscono
tra loro.
Si produce una distribuzione di intensità (diffrazione)
Non c’è nessuna distinzione fisica fra diffrazione e interferenza:
interferenza sovrapposizione di poche onde
diffrazione sovrapposizione di molte onde
Propagazione della luce
Principio di Huygens: Ciascun punto di un fronte d’onda si comporta come una
sorgente puntiforme secondaria di fronti d’onda sferici: la forma in cui evolve il
fronte d’onda è data dall’inviluppo di tutti i fronti d’onda sferici delle sorgenti
secondarie.
Principio di Huygens-Fresnel: Ciascun punto di un fronte d’onda si comporta
come una sorgente puntiforme secondaria che ha la stessa frequenza di quella
primaria: l’onda al di là dell’ostacolo è data dalla sovrapposizione di tutte le onde
sferiche delle sorgenti secondarie.
Riprendiamo l’elenco degli esperimenti:
V° prova) L’insegnante stacca l’attuatore con punti in serie dal generatore di onde e lo
sostituisce con due vibratori a punta unica. Avvia il motore: sul tavolo si vedono due
onde piane e circolari che generano un’interferenza, cioè una sovrapposizione di onde in
pochi punti.
VI° prova) Il professore prende due diapason e li accosta. Ne fa suonare uno e subito
lo separa dall’altro, il quale emette lo stesso suono a sua volta. Questo esperimento è a
dimostranza della diffusione dell’intensità di un suono da un diapason all’altro.
Risultato e conclusioni
- I raggi luminosi, proiezioni dell’onda dell’acqua, si sono comportati come volevasi
dimostrare, in quanto rappresentanti le creste dell’onda stessa;
- Nella diffrazione e nell’interferenza, ciascun punto di un fronte d’onda si è
comportato come se fosse un generatore di fronti d’onda circolari;
- In sintesi, abbiamo pienamente soddisfatto gli obiettivi posti all’inizio, dato che
l’esperimento è andato a buon fine.
Di Williams Tresor Nobout
