Esperimenti della Doppia Fenditura
Descrizione dell'esperimento
L'esperimento della doppia fenditura, inizialmente concepito per studiare la natura della luce, è uno dei più importanti
nella fisica moderna. Consiste nel far passare un fascio di luce o particelle attraverso due fenditure parallele, osservando
il pattern risultante su uno schermo.
Comportamento ondulatorio
Quando un'onda luminosa attraversa le due fenditure, le onde diffratte interferiscono, producendo un pattern caratteristico di
frange di interferenza. L'intensità \( I \) del pattern è descritta dalla formula:
\[
I(\theta) = I_0 \cos^2\left(\frac{\pi d \sin\theta}{\lambda}\right)
\]
dove:
- \( I_0 \): Intensità massima
- \( d \): Distanza tra le fenditure
- \( \lambda \): Lunghezza d'onda della radiazione
- \( \theta \): Angolo di osservazione
Comportamento corpuscolare
L'esperimento diventa particolarmente interessante quando si utilizzano particelle, come elettroni o fotoni, inviate
una alla volta. Anche in questo caso, dopo molte iterazioni, si osserva lo stesso pattern di interferenza, suggerendo
che ogni particella interferisce con sé stessa.
Dualità onda-particella
Questo esperimento dimostra la natura duale della luce e delle particelle. L'equazione di De Broglie:
\[
\lambda = \frac{h}{p}
\]
collega la lunghezza d'onda associata a una particella con il suo momento \( p \), fornendo una spiegazione quantistica
del fenomeno.
Implicazioni teoriche
La doppia fenditura ha conseguenze profonde per la fisica teorica:
- Introduce il concetto di sovrapposizione quantistica: ogni particella esiste in uno stato combinato fino a quando non viene misurata.
- È alla base del principio di indeterminazione di Heisenberg, poiché l'interferenza scompare se si cerca di determinare quale fenditura sia stata attraversata.
Applicazioni
L'esperimento ha ispirato lo sviluppo di tecnologie basate sulla meccanica quantistica, come l'interferometria e i computer quantistici.
Rimane un punto di riferimento nella didattica della fisica moderna.
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