La diffrazione è un fenomeno fisico tipico delle onde. Esso si verifica ogni qualvolta un'onda incontra un ostacolo le cui dimensioni sono comparabili o minori rispetto alla lunghezza d'onda. Questo fenomeno è stato studiato sistematicamente da due grandi menti, Christiaan Huygens nella seconda metà del 1600 e Augustin-Jean Fresnel a cavallo tra la fine del 1700 e l'inizio del 1800. Essi espressero tre principi fondamentali che permettono di capire semplicemente il funzionamento dell'effetto della diffrazione.

Principio di Huygens

Tutti i punti di un fronte d'onda si possono pensare come sorgenti coerenti di onde circolari. Il fronte d'onda successivo è costituito dall'effetto di tali sorgenti.

Principio di Huygens-Fresnel

Tutti i punti di un fronte d'onda si possono pensare come sorgenti coerenti di onde circolari. La perturbazione in un generico punto $P$ è dato dall'interferenza di tali onde.

Postulato di Fresnel

L'intensità di ogni sorgente coerente di onde circolari che costituisce un fronte d'onda è massima perpendicolarmente alla tangente del fronte d'onda nel punto considerato, mentre diminuisce fino ad annullarsi parallelamente ad essa.

Il fenomeno della diffrazione, in base ai precedenti principi e postulati, si nota maggiormente se le dimensioni degli ostacoli sono simili alla lunghezza d'onda che li incontra. Se prendiamo un laser, che comunemente si può avere, e lo puntiamo su un capello, notiamo che non viene proiettata nettamente l'ombra del capello, come dovremmo aspettarci secondo le regole dell'ottica geometrica, ma vedremo invece che ai bordi delle ombre del capello, vi sono delle righe scure intervallate con delle altre chiare. Allo stesso modo, anche le fenditure mostrano maggiormente gli effetti della diffrazione, se le loro dimensioni sono confrontabili con la lunghezza dell'onda che le attraversa. Ad esempio, consideriamo un fronte d'onda piano e due ostacoli lunghi e stretti paralleli al fronte d'onda: questi due ostacoli, saranno considerati una fenditura, quando la loro distanza sarà molto vicina alla lunghezza d'onda; in questo modo osserveremo che non vengono proiettate le ombre dei due ostacoli lunghi vicini, né l'immagine della fenditura, bensì dei massimi di intensità luminosa alternati a dei minimi. Se abbiamo due fenditure, osserveremo, oltre al fenomeno della diffrazione, anche a quello dell'interferenza tra le due onde "generate" da ciascuna fenditura. Quindi la figura che viene proiettata è più complessa. Se riusciamo a porre un numero di fenditure equidistanti tra loro e dalla stessa apertura, abbiamo costruito quel che si chiama reticolo di diffrazione.

L'effetto della diffrazione della luce si può osservare molto facilmente: avvicinando due dita tra loro in modo da creare una piccola fessura, si guarda una lampadina attraverso la fessura. Le righe buie che si vedono e che, in base al fatto che la luce viaggia in linea retta, dovrebbero essere assenti, sono dovute a fenomeni diffrattivi delle onde luminose.

Per effetto della diffrazione una fessura o un foro illuminati appaiono circondati da un alone. Se la luce è coerente, ovvero di tipo laser, e la dimensione delle fenditure è dello stesso ordine di grandezza della lunghezza d'onda della radiazione, su uno schermo posto di fronte al foro o alla fessura si può osservare la formazione di zone chiare e scure alternate. Il fenomeno non è spiegabile nell'ambito della teoria corpuscolare della luce, mentre la teoria ondulatoria della luce lo fa derivare da fenomeni di interferenza tra le onde.

Un fenomeno analogo si produce anche nel caso di onde sonore o materiali (ad es. le onde del mare sulla riva).

Voci correlate

• Interferenza
• Criterio di Rayleigh

Ottica

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