Cos'è diffrazione?

Diffrazione

La diffrazione è un fenomeno fisico che descrive la deviazione di un'onda dalla sua traiettoria rettilinea quando incontra un ostacolo o un'apertura. Questo fenomeno è osservabile per onde di qualsiasi tipo, incluse onde luminose, sonore, e onde dell'acqua.

Meccanismi:

La diffrazione è spiegata dal principio di Huygens-Fresnel, che afferma che ogni punto di un fronte d'onda può essere considerato come una sorgente puntiforme di onde secondarie sferiche. L'inviluppo di queste onde secondarie determina la forma del fronte d'onda in un istante successivo. Quando un'onda incontra un ostacolo o un'apertura, solo una parte del fronte d'onda è libera di propagarsi. Le onde secondarie generate dai punti non bloccati si propagano quindi in tutte le direzioni, anche in regioni che sarebbero altrimenti in ombra, causando la deviazione dal percorso rettilineo.

Fattori che influenzano la diffrazione:

• Lunghezza d'onda (λ): La diffrazione è più pronunciata quando la lunghezza d'onda dell'onda è confrontabile con le dimensioni dell'ostacolo o dell'apertura. Per onde con lunghezza d'onda molto minore delle dimensioni dell'ostacolo, la diffrazione è trascurabile e l'onda si propaga principalmente in linea retta.
• Dimensione dell'ostacolo o dell'apertura (a): Più piccola è l'apertura o l'ostacolo rispetto alla lunghezza d'onda, maggiore è la diffrazione.
• Forma dell'ostacolo o dell'apertura: La forma influenza la distribuzione dell'intensità dell'onda diffratta.

Tipi di Diffrazione:

• Diffrazione di Fraunhofer (o diffrazione a campo lontano): Si verifica quando sia la sorgente che il punto di osservazione sono sufficientemente lontani dall'ostacolo o dall'apertura. In questo caso, i raggi che raggiungono il punto di osservazione sono considerati paralleli. Un esempio comune è la diffrazione attraverso una singola fenditura. Per maggiori informazioni, consulta https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Diffrazione%20di%20Fraunhofer.
• Diffrazione di Fresnel (o diffrazione a campo vicino): Si verifica quando la sorgente o il punto di osservazione (o entrambi) sono vicini all'ostacolo o all'apertura. In questo caso, i raggi che raggiungono il punto di osservazione non sono paralleli. Richiede calcoli più complessi rispetto alla diffrazione di Fraunhofer.

Applicazioni:

La diffrazione ha numerose applicazioni in vari campi:

• Spettroscopia: La diffrazione viene utilizzata per separare diverse lunghezze d'onda della luce, permettendo l'analisi della composizione spettrale di una sorgente luminosa. Gli spettrometri a reticolo di diffrazione sono ampiamente utilizzati.
• Olografia: La diffrazione è alla base della creazione e visualizzazione di ologrammi, che sono immagini tridimensionali create dall'interferenza di onde diffratte. Per saperne di più, visita https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Olografia.
• Microscopia: La diffrazione limita la risoluzione dei microscopi ottici. Tuttavia, tecniche di microscopia a diffrazione super-risoluta sono state sviluppate per superare questo limite.
• Telecomunicazioni: La diffrazione influenza la propagazione delle onde radio e dei segnali wireless, specialmente in ambienti urbani con ostacoli.
• Cristallografia a raggi X: La diffrazione dei raggi X dai cristalli permette di determinare la struttura atomica e molecolare dei materiali. Ulteriori dettagli sono disponibili qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Cristallografia%20a%20raggi%20X.

Formula Generale (per la Diffrazione di Fraunhofer da una Singola Fenditura):

L'intensità della luce diffratta da una singola fenditura di larghezza a è data da:

I(θ) = I₀ [sin(α)/α]²

Dove:

• I(θ) è l'intensità a un angolo θ rispetto alla direzione incidente.
• I₀ è l'intensità centrale (θ = 0).
• α = (π a sin(θ))/λ
• λ è la lunghezza d'onda della luce.