Circa un 36millesimo di pollice…

Proponiamo una pagina dal “Corso di Lezioni in Filosofia Naturale e Arti Meccaniche” di Thomas Young. Il libro di testo dello studioso inglese è un’opera monumentale in cui tutta la fisica del tempo è ripensata daccapo, ed esposta in lezioni familiari e piane, come in questa pagina sulla natura della luce.  La grande erudizione di Young e la sua facilità con le lingue straniere gli rese possibile raccogliere oltre ventimila referenze, prendendo gli articoli interessanti un po’ dappertutto. Oltre all’esposizione in “Lezioni” ordinate e piane, con esperimenti pratici e teorie generali, si trovano nel libro di testo di Young anche delle sezioni di storia della scienza. Le lezioni di Young diventarono così una pietra miliare nell’insegnamento.

Ipotizzando che la luce di un dato colore consista in ondulazioni, di una data lunghezza, o di una data frequenza, ne consegue che tali ondulazioni debbano essere collegabili a quegli effetti che abbiamo già esaminato nel caso delle onde d’acqua e degli impulsi sonori. È stato mostrato che due serie eguali di onde, provenienti da centri tra loro vicini, possono annullare in alcuni punti i loro effetti e in altri punti raddoppiarli; e il battimento di due suoni è stato spiegato con una simile interferenza. Andiamo ora ad applicare gli stessi principi all’alternata unione ed estinzione di colori. (Tav. XX. Fig. 267).

Immagine tratta dalla Tavola XX, Fig 267, del Corso di Young. “Due serie eguali di onde, che divergono dai centri A e B, e che si interescano in tal modo che nelle linee tendenti verso C, D, E e F esse contraccambiano i propri effetti reciporocamente, e l'acqua rimane quasi perfettamente piana, mentre negli spazi intermedi è agitata”

Affinché gli effetti di due porzioni di luce possano essere così combinati, è necessario che esse siano derivate dalla stessa origine, e che arrivino nello stesso punto da percorsi diversi, in direzioni non molto discoste l’una dall’altra. Questa deviazione può essere prodotta in una o in entrambe le porzioni per diffrazione, per riflessione, per rifrazione, o per alcuni di questi effetti combinati; ma il caso più semplice sembra si verifichi, quando un fascio di luce omogeneo cade su uno schermo in cui ci sono due piccoli fori o fenditure, che possono essere considerati come centri di divergenza, da cui la luce viene diffratta in ogni direzione.

In questo caso, quando i due fasci così formati vengono ricevuti su una superficie posta in modo tale da intercettarli, la loro luce viene divisa da strisce scure in porzioni quasi uguali, che diventano più ampie man mano che ci si allontana dalle aperture, in modo da sottendere angoli quasi uguali dalle aperture a tutte le distanze, e più ampie anche quando le due aperture sono più vicine tra loro.

Il centro delle due porzioni è sempre illuminato, e le strisce luminose su ciascun lato si trovano a una distanza tale che la luce, che giunge da una delle aperture, deve essere passata attraverso uno spazio più lungo di quello attraversato dall’altra, di un intervallo che è uguale alla lunghezza di uno, due, tre, o più delle ipotizzate ondulazioni, mentre gli spazi scuri intermedi corrispondono a una differenza di metà della ondulazione ipotizzata, di uno e mezzo, di due e mezzo, o più.

Da un confronto di vari esperimenti, sembra che la lunghezza delle ondulazioni che costituiscono la luce rossa estrema debba essere, in aria, di circa un 36millesimo di pollice, e quelle con l’estremo violetto di circa un 60millesimo; la mediana dell’intero spettro, rispetto all’intensità della luce, risulta di circa un 45millesimo. Da queste dimensioni ne consegue, calcolando sulla base della nota velocità della luce, che in un solo secondo debbano entrare nell’occhio quasi 500 milioni di milioni della più lenta di queste ondulazioni.

La combinazione di due porzioni di luce bianca o mista, se vista a grande distanza, mostra alcune strisce bianche e nere, corrispondenti a questo intervallo; per quanto, a una più accurata analisi, gli effetti distinti di un numero infinito di strisce di diverse larghezze sembrano essere mescolati insieme, in modo da produrre una bella varietà di tinte, passando per gradi l’uno nell’altro. Il color bianco del centro è prima cambiato in un giallo, e poi in un colore bruno, seguito da rosso cremisi, e da violetto e blu, che insieme appaiono, se visti da lontano, come una striscia scura; dopo questo appare una luce verde, e lo spazio buio al di là di questo ha una sfumatura cremisi; le luci successive sono tutte più o meno verdi, gli spazi scuri color viola e rossastri; e la luce rossa sembra  fin qui di predominare in tutti questi effetti, perché le strisce rosso o viola occupano quasi la stessa posizione nelle frange miste, come se la loro luce fosse ricevuta separatamente.

Il confronto dei risultati di questa teoria con gli esperimenti stabilisce pienamente il loro accordo generale; indica, tuttavia, una lieve correzione in alcune misure, per conto di una causa ancora sconosciuta, forse connessa con la natura intima della diffrazione, che uniformemente fa sì che le porzioni di luce che procedono in una direzione quasi rettilinea, vengano divise in strisce o frange un po’ più larghe delle strisce esterne, formate dalla luce che è curvata di più (Tav. XXX. Fig. 442, 443).

Immagine tratta dalla Tavola XXX, Fig 442, del Corso di Young. ”Fig. 442. Il modo in cui due porzioni di luce colorata, ammessi attraverso due piccole aperture, producono strisce o frange chiare e scure con la loro interferenza, che procedono in forma di iperboli; le centrali sono comunque un po' dilatate, come in A”.

Immagine tratta dalla Tavola XXX, Fig 443, del Corso di Young. ”Fig. 443. Una serie di strisce di tutti i colori, con le appropriate lunghezze, disposte fianco a fianco col modo in cui verrebbero separate per rifrazione, e combinate insieme per formare le frange di colore sotto, a cominciare dal bianco”.

 

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