Verifica di fisica simulata — 4ª: l'ottica ondulatoria.
15 quesiti estratti a caso da una banca di 25, sul blocco di programma che il tuo professore sta chiudendo: ogni tentativo è una prova diversa. Nessuna penalità per le risposte sbagliate, quindi rispondi anche se non sei sicuro. Alla fine ricevi via email la risposta corretta di ogni quesito e i punti deboli per argomento — con un account li vedi subito qui in pagina. La soluzione passo passo si sblocca con la prima lezione.
Programma coperto dalla prova
- Natura ondulatoria della luce e sorgenti coerenti
- Lunghezza d’onda, frequenza e indice di rifrazione
- Esperimento di Young: massimi, minimi e frangia centrale
- Distanza fra le frange e ruolo di d, λ e L
- Differenza di cammino e ordine della frangia
- Diffrazione da una fenditura singola
- Reticolo di diffrazione: passo e ordini
- Spettri con luce bianca e nitidezza dei massimi
Due esercizi svolti dalla prova
Nel 1801 Thomas Young fece passare la luce attraverso due fenditure vicine e osservò sullo schermo una successione di frange chiare e scure.
Che cosa dimostrò quell'esperimento?
Soluzione
Le frange scure sono il punto decisivo: in quei punti arriva luce da entrambe le fenditure, eppure lo schermo resta buio.
Un modello a particelle non lo può spiegare — sommando corpuscoli non si ottiene mai il buio — mentre due onde in opposizione di fase si annullano esattamente. L'esperimento di Young è quindi la prova dell'interferenza della luce, e con essa della sua natura ondulatoria.
È il risultato che riaprì la questione contro il modello corpuscolare newtoniano, dominante per tutto il Settecento. La sintesi definitiva arriverà solo con la fisica quantistica, che assegna alla luce un comportamento sia ondulatorio sia corpuscolare a seconda dell'esperimento.
Un raggio di luce verde di lunghezza d'onda nel vuoto entra nell'acqua, che ha indice di rifrazione .
Che cosa succede a frequenza e lunghezza d'onda?
Soluzione
La frequenza è fissata dalla sorgente e non cambia mai passando da un mezzo all'altro:
Nel mezzo la luce rallenta, , quindi da segue che ad accorciarsi è la lunghezza d'onda:
Due conseguenze utili: il colore percepito non cambia sott'acqua, perché dipende dalla frequenza; e le frange di interferenza si stringono, perché dipendono dalla lunghezza d'onda nel mezzo.
Moltiplicare per invece di dividere () equivale a dire che la luce nell'acqua è più veloce che nel vuoto: impossibile.
Nella simulazione online trovi altri 13 quesiti come questi; risposta corretta di ogni quesito via email.
Preferisci la carta? Scarica la prova in PDF (15 quesiti, 4 pagine · 82 KB, da stampare). Le soluzioni le ricevi via email dopo averla fatta online.
Scarica il PDFCome è fatta la verifica di fisica su ottica ondulatoria
L’esperimento di Young con la posizione delle frange e la distanza fra due massimi consecutivi, la diffrazione da fenditura singola, un reticolo con il passo e gli ordini visibili, e una domanda sugli spettri in luce bianca.
L'errore che costa il voto
Scambiare le condizioni di massimo e di minimo: nella doppia fenditura i massimi hanno differenza di cammino multipla intera di λ, i minimi semi-intera — e nella fenditura singola le condizioni sono scambiate rispetto a quelle di Young, che è esattamente dove si sbaglia.
Come usare questa simulazione
Falla una prima volta a freddo, senza ripassare e con il timer acceso: serve a sapere da dove parti, non a fare bella figura. Guarda poi i punti deboli per argomento, ripassa solo quelli — di solito sono due o tre, non tutto il capitolo — e rifalla dopo qualche giorno. I 15 quesiti sono estratti da una banca di 25, quindi la seconda prova non è la stessa e il punteggio è confrontabile davvero.
Il punteggio non ti basta?
Guarda quali argomenti hanno perso più punti, poi leggi gli errori tipici di fisica al liceo — oppure guardiamo insieme i tuoi risultati: la diagnosi è gratuita.