Il diffrazione delle onde È la deviazione della direzione in cui le onde si propagano quando incontrano un ostacolo, che può essere un oggetto solido o uno spazio vuoto. Quando colpisce l'ostacolo, l'onda è distorta e la circonda. Ma affinché l'effetto sia ben apprezzato, la dimensione dell'ostacolo deve essere paragonabile a quella della lunghezza d'onda.
Il fenomeno della diffrazione delle onde è spiegato secondo il principio di Huygens, scoperto dal fisico olandese Christian Huygens nel 1678. Si afferma che quando il disturbo raggiunge un mezzo, ogni punto di esso si comporta come un emettitore di nuove onde, della stessa velocità e frequenza come l'originale.
In questo modo viene prodotto continuamente un nuovo fronte d'onda, che può essere visualizzato tracciando l'inviluppo di ogni onda secondaria emessa..
Naturalmente questo fronte d'onda ha infiniti punti, ma proprio al posto dell'ostacolo c'è un unico fronte d'onda che funge da emettitore, che permette all'onda di aggirare l'ostacolo, piegarsi e propagarsi dall'altra parte..
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La diffrazione è un fenomeno caratteristico di tutte le onde, comprese le onde luminose e acustiche. Se un getto di particelle viene sparato verso uno schermo dotato di aperture, il getto non si comporta come un'onda come la luce, ad esempio, poiché il flusso di particelle non si deformerebbe per essere piegato dall'ostacolo o dall'intervento apertura, ma continuerebbe in linea retta.
Il primo a sperimentare e documentare il fenomeno della diffrazione della luce fu lo scienziato e sacerdote italiano Francesco María Grimaldi (1618-1663), e anche lui che gli diede il nome.
Come ha fatto Grimaldi, si può vedere che facendo passare la luce del sole in una stanza buia e proiettandola sul muro attraverso un cartone con un piccolo foro o fessura, il punto luminoso è più grande del previsto.
Si può anche vedere che i bordi non sono nitidi e sebbene non sia così semplice da osservare, i bordi in ombra hanno un motivo a frange diffuso. Ma se viene utilizzata la luce monocromatica, come quella di un laser, c'è un motivo a strisce più pronunciato..
La diffrazione della luce non è così evidente come quella del suono o delle onde dell'oceano, perché perché si verifichi, l'ostacolo o l'apertura deve avere una lunghezza paragonabile a quella della lunghezza d'onda. La luce visibile ha lunghezze d'onda comprese tra 400 e 700 nanometri (1 nanometro = 10-9 metri).
Pertanto, più stretta è la fenditura attraverso la quale viene lasciata passare la luce che viene proiettata sul muro o sullo schermo, è più evidente che non vi è alcun cambiamento brusco tra le zone illuminate e quelle scure.
La diffrazione della luce è una limitazione per il microscopio ottico. Quando un oggetto è più piccolo della lunghezza d'onda della luce non c'è modo di vederlo, perché la diffrazione sfoca completamente l'immagine dell'oggetto.
Questo è il motivo per cui gli scienziati usano gli elettroni per illuminare strutture molto piccole, poiché la lunghezza d'onda di un fascio di elettroni è più corta di quella della luce. Succede che gli elettroni abbiano una doppia natura e siano in grado di comportarsi come onde.
La diffrazione delle onde marine è chiaramente visibile intorno a rocce e piccole isole, soprattutto quando la distanza tra queste rocce è molto simile alla lunghezza d'onda delle onde..
La diffrazione non si verifica solo con la luce visibile, ma anche con il resto dello spettro elettromagnetico. Interponendo una struttura cristallina prima di un fascio di raggi X, la diffrazione che sperimentano produce un modello che dipende da detta struttura.
Questa diffrazione è dovuta all'interazione tra i raggi X e gli elettroni esterni degli atomi di cristallo..
Molti animali comunicano tra loro emettendo suoni che, a causa della loro bassa frequenza, non sono udibili dall'uomo. La gamma udibile delle persone è molto ampia, oscilla tra 20 e 20.000 Hz, ma animali come l'elefante africano sono in grado di emettere suoni con frequenze inferiori a 20 Hz.
Il fenomeno li aiuta a comunicare attraverso le vaste savane africane, poiché minore è la frequenza, più facilmente le onde acustiche vengono diffratte. Quando incontrano rocce, alberi e cespugli, una parte si riflette nell'ostacolo e l'altra si espande oltre l'ostacolo e riempiendo immediatamente l'ambiente al suo passaggio..
Questo aiuta i membri del branco a localizzarsi facilmente a vicenda..
Ma non solo i pachidermi fanno uso di questa proprietà del suono, rinoceronti, giraffe e coccodrilli sono anche in grado di usare suoni a bassa frequenza. Anche il ruggito delle tigri contiene basse frequenze, che secondo gli esperti contribuiscono a paralizzare la preda.
Sono altoparlanti che servono a guidare le imbarcazioni in zone dove la nebbia impedisce una buona visibilità. Allo stesso modo, le barche hanno questi avvisatori acustici per avvertire della loro presenza e quindi evitare incidenti.
Le trombe da nebbia emettono suoni a bassa frequenza, cioè note di basso, poiché come spiegato sopra, i suoni a bassa frequenza sono diffratti più dei suoni ad alta frequenza e percorrono anche distanze maggiori.
Quest'ultimo è dovuto al fatto che l'attenuazione dell'onda sonora è minore quanto più bassa è la frequenza. Per questo motivo, i suoni acuti vengono persi più velocemente dei bassi, un altro motivo per cui gli elefanti usano suoni a frequenza molto bassa per comunicare.
Le onde radio possono subire diffrazione a causa di ostacoli come colline, montagne e grandi edifici. La banda AM ha lunghezze d'onda lunghe (180-550 metri) rispetto agli ostacoli che incontri abitualmente.
Questo è il motivo per cui sono più facilmente diffratti rispetto a FM, la cui lunghezza d'onda può essere di appena un paio di metri. Questi non si discostano altrettanto quando sbattono contro gli edifici, rendendo difficile la ricezione in alcune aree.
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