Cos'è diffrazione di fraunhofer?

Diffrazione di Fraunhofer

La diffrazione di Fraunhofer, nota anche come diffrazione del campo lontano, è un modello di diffrazione che si verifica quando le onde che colpiscono un oggetto (come una fenditura o un ostacolo) e quelle che si propagano da esso sono essenzialmente onde piane. Questo significa che sia la sorgente di luce che lo schermo di osservazione sono sufficientemente lontani dall'oggetto diffraente.

In termini più precisi, la diffrazione di Fraunhofer si verifica quando la distanza R tra l'oggetto diffraente e lo schermo è molto maggiore rispetto alla dimensione a dell'oggetto e alla lunghezza d'onda λ della luce, soddisfacendo la condizione:

R >> a^2 / λ

Questa condizione permette di semplificare i calcoli matematici coinvolti nella descrizione del fenomeno.

Caratteristiche Principali

• Onde Piane: Sia le onde incidenti che quelle diffratte possono essere approssimate come onde piane. Questo semplifica l'analisi matematica.
• Facile Analisi Matematica: Grazie alla semplificazione delle onde piane, si possono utilizzare trasformate di Fourier per calcolare il modello di diffrazione. La distribuzione dell'intensità sullo schermo è proporzionale alla trasformata di Fourier dell'apertura diffraente.
• Modelli Tipici: La diffrazione di Fraunhofer produce modelli di diffrazione distinti, come i cerchi di Airy per un'apertura circolare e le frange di diffrazione per una singola fenditura.

Esempi

• Singola Fenditura: Il modello di diffrazione di Fraunhofer per una singola fenditura consiste in un massimo centrale intenso, fiancheggiato da massimi di intensità decrescente e minimi. La posizione dei minimi è data da:

  a sin(θ) = mλ

  dove a è la larghezza della fenditura, θ è l'angolo rispetto all'asse centrale, λ è la lunghezza d'onda e m è un numero intero (m = ±1, ±2, ±3, ...).

• Apertura Circolare: Il modello di diffrazione di Fraunhofer per un'apertura circolare è il disco di Airy, un disco luminoso centrale circondato da anelli concentrici più deboli.

• Reticolo di Diffrazione: Un reticolo di diffrazione consiste in un gran numero di fenditure parallele e equidistanti. La diffrazione di Fraunhofer da un reticolo produce picchi di interferenza nitidi alle angolazioni definite dall'equazione del reticolo:

  d sin(θ) = mλ

  dove d è la distanza tra le fenditure, θ è l'angolo rispetto alla normale al reticolo, λ è la lunghezza d'onda e m è un numero intero (l'ordine di diffrazione).

Applicazioni

La diffrazione di Fraunhofer trova applicazioni in diversi campi, tra cui:

• Spettroscopia: Utilizzo di reticoli di diffrazione per analizzare la composizione spettrale della luce.
• Microscopia: Limitazioni nella risoluzione dei microscopi dovute alla diffrazione.
• Olografia: La registrazione e la ricostruzione di ologrammi si basano sui principi della diffrazione.
• Telecomunicazioni Ottiche: Diffrazione della luce in fibre ottiche.

Concetti Importanti

• Diffrazione
• Onda%20Piana
• Trasformata%20di%20Fourier
• Reticolo%20di%20Diffrazione
• Lunghezza%20d'Onda