1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

E’ da tempo che avevo in mente di operare il famoso esperimento di Young sulla doppia fenditura, uno dei cardini della fisica quantistica, applicando una doppia fenditura in ingresso di uno dei miei spettroscopi Hires.La cosa non è banale in quanto, per dare senso all’esperienza, le due fenditure devono stare sullo stesso piano e devono avere la stessa apertura, e la medesima dev’essere la più stretta possibile.Ovviamente una doppia fenditura di tipo professionale costerebbe cifre notevoli, così, dopo alcune ricerche, ho trovato sul web una piastrina in vetro con tre doppie fenditure da 70 micron separate rispettivamente da 200, 300 e 500 micron, al prezzo di 61 €.L’apertura l’unica disponibile , era piuttosto larga, , e quindi la risoluzione spettrale molto bassa, ma a quel prezzo non c’era da scegliere.Poi c’era il problema del montaggio, in quanto le fenditure si sarebbero venute a trovare longitudinalmente fuori asse, dopo una serie di idee, accettate e poi scartate, ho optato per un montaggio su una slitta a coda di rondine scorrevole in senso longitudinale, in modo da porre di volta in volta una delle tre fenditure sull’asse ottico dello spettroscopio.Lo strumento usato è stato HIRSS2, nella più recente versione auto collimante, con due ottiche acromatiche Antares da 400 e 500 mm ed un reticolo Edmund da 1800 l/mm, strumento che dà ottime prestazioni in rapporto alla economicità dei componenti.Si trattava inoltre di rendere il fascio ottico in arrivo sulle fenditure coerente e monocromatico, così all’obiettivo da 80 mm e 400 di focale usato come telescopio è stato anteposto un filtro Ha da 35 nm, mentre in uscita del tubo, a circa 60 mm dal fuoco è stata applicata una prima fenditura, intesa anche a rendere quanto più possibile collimato il fascio in arrivo sulla doppia fenditura dello spettrografo.La Camera usata è stata una DMK 51, con la quale sono stati ripresi una serie di video, poi convertiti in frames BMP, lo strumento è stato puntato sul sole alla lunghezza d’onda della riga Halpha a 6562.8 A:Il risultato ottenuto con le due fenditure separate di 500 micron, sul quale sto ragionando,e ragionerò dopo l’elaborazione dei filmati,è semplice ed ambiguo nello stesso tempo, e va oltre le mie (molto) limitate conoscenze di fisica quantistica.In pratica ho ottenuto due distinti spettri delle riga Halpha, shiftati di un certo numero di pixels.Ma ora la mia domanda è: perché in uscita dalla doppia fenditura ed in arrivo al reticolo dello spettrografo vanno solo due fasci luminosi e non un pattern di interferenza (più righe luminose alternate a scure)?Mi perdo qualcosa? Qualcuno ha delle idee?

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Fulvio Mete
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Esperienza a dir poco sublime !
Secondo me un esperimento del genere lo dovrebbero ripetere tutti, una volta nella vita....

Siamo un po' perplessi, perché ti sei complicato la vita con l'uso dello spettrografo !?

Se avevi bisogno di una luce monocromatica, bastava usare una lampada monocromatica, nella
classica combinazione Young...

Ricordo di aver partecipato,quasi 45 anni fa, a scuola , alla riproduzione dell'esperimento di Young,
cioè una lampada al neon (non fluorescente !) due microscopiche fenditure e uno schermo...
si osservava a turno in un microscopio, e accidenti se si vedeva il pattern interferenziale !

Se ci riprovi riproducendo l'esperimento originale vedrai che non ci saranno problemi....facci sapere.

https://i2.wp.com/www.larapedia.com/chi ... 6_0000.gif

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Paolo
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Beh, in genere uso un laser rosso puntato sulla doppia fenditura e non ho problemi a visualizzare il pattern d'interferenza, con l'alternarsi di minimi e massimi.
Il fatto è che usando un reticolo che intercetta l'output delle due fenditure l'interferenza sembra non esserci, o perlomeno esserci in misura enormente attenuata, e vorrei capire perchè, ossia per quale motivo sembrano uscire dalle fenditure due pacchetti di luce, in genere simbolo di comportamento particellare e non ondulatorio del fascio di luce in arrivo.Se osservo un pattern con due sole righe Ha, vorrebbe dire che al reticolo vanno (e vengono poi riflessi diffratti) due soli impulsi di luce, uno per ogni fenditura, classico del comportamento particellare e non ondulatorio dei fotoni, ovvero del decadimento della funzione d'onda, a meno non ci siano altri massimi talmente deboli da non essere quasi percepibili(cosa che potrebbe essere, anche se resta da spiegare il perchè dei due soli massimi di forte intensità) :le due righe Ha dei due spettri sovrapposti presentano uno shift di 5 Angstrom.
Ho cercato anche su SAO- NASA ADS se qualcuno abbia fatto prove del genere, ma ho trovato solo test sofisticatissimi, con singole molecole od atomi, ma non questo, relativamente semplice.

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Fulvio Mete
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Mah,ricordo che l'esperimento originale di Young prevede che lo schermo sia ad almeno 50 cm, non so a che distanza si trovi il tuo reticolo dalle fenditure....potrebbe essere questa la causa della bassa intensità dei minimi e dei massimi.

Ho anche il sospetto, che arrivando da due angoli leggerissimamente diversi,sul reticolo possano produrre uno sdoppiamento...

Ti consiglio di riprovare con lo schema classico. Ti consiglio anche questo testo,recente, del prof. La Teana, potresti trovare qualche risposta.

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Paolo
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Si,concordo, infatti la doppia fenditura si trova proprio a tale distanza.


Più che gli angoli diversi, penso che si tratti di un problema di fase: in realtà, a ben vedere, nonostante la prima fenditura (peraltro non molto chiusa) il fronte d'onda che arriva sulla doppia fenditura dal sole (il disco solare di 5 mm circa) potrebbe non essere in fase , sia spaziale che temporale e quindi non coerente: questo potrebbe far si si che la stessa doppia fenditura si comporti come una semplice maschera, dando origine a due diversi pacchetti di fotoni che alimentano il reticolo, e quindi a due spettri sovrapposti, shiftati tra loro.Occorrerebbe forse un foro stenopeico molto chiuso per dare coerenza al fascio in arrivo, ma questo potrebbe comportare problemi per la scarsa luce in arrivo sul piano focale della camera.


OK, gli darò un'occhiata, suona interessante.

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A proposito di effetto maschera....per evitarlo Young dovette distanziare le due fenditure a un decimo di millimetro !!

Mentre al dip.di Fisica della Sapienza di Roma, usando luce rossa, le fenditure distano solo 0,2 mm !
Puoi ricavare questi dati dai testi della Prof. Ianniello....

Puoi fare altrettanto !?

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Paolo
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Ecco, per esempio se ne parla anche qui ;

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Paolo
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Interessante, Grazie

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Fulvio Mete
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Interessante !?

Mah,diciamo che adesso sai perché il tuo apparato non può funzionare .

Dubito che tu possieda una coppia di fenditure assemblate in quel modo.....Distanti solo 1/10 - 1/20 di mm.

P.S.- Contrariamente a quello che credi, non servono fenditure "infinitamente" strette...come puoi ben leggere bastano 50 micron di apertura .

Ciao.

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Paolo
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la separazione minima delle fenditure in mio possesso è 200 micron (1/5 di mm) e la loro apertura è di 70 micron (1/14 di mm); forse qualcosa si può ottenere a patto di rendere coerente la luce solare monocromatica in arrivo (proverò con un foro stenopeico da 1/2 mm , già pronto per essere montato in uscita del rifrattore, prima delle fenditure doppie, vediamo che succede.

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Fulvio Mete
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