OTTICA FISICA.

Teoria ondulatoria. — Diffrazione. — Interferenza. — Polarizzazione.

53. Teoria dell’emissione e delle ondulazioni. — I fenomeni ottici che finora abbiamo passato in rassegna possono venire spiegati con la teoria dell’emissione, la quale ebbe il suo massimo sviluppo per opera di Newton. Dai corpi luminosi partirebbero incessantemente dei corpuscoli imponderabili, ma dotati d’inerzia, lanciati con enorme velocità, e propagantisi in linea retta; passando da un mezzo a un altro alcuni rimbalzerebbero nel primo mezzo, seguendo le leggi della riflessione, altri penetrerebbero nel secondo mezzo, subendo talune forze speciali in prossimità della superficie di separazione, che avrebbero per effetto una deviazione dal primitivo cammino, secondo le leggi della rifrazione.

Le particelle sarebbero di tante specie quanti sono i colori dello spettro; e a ciascuna specie corrisponderebbe un valore diverso della velocità nei mezzi dispersivi; alla diversa velocità sarebbe dovuta la diversa rifrangibilità, mentre tutte si propagherebbero senza separarsi nel vuoto, ove hanno la medesima velocità.

Le grandi risorse del genio di Newton permisero di adattare la teoria, complicandola sempre più, alla spiegazione di tutti i fenomeni noti al suo tempo, dando ragione perfino del brillante fenomeno degli anelli di Newton, da lui stesso scoperti e sottoposti ad acutissime indagini, e che hanno la stessa origine dei colori delle bolle di sapone. Ma proprio da quel tempo una nuova serie di fenomeni interessantissimi, quali le interferenze, la diffrazione, la doppia rifrazione, la polarizzazione, di cui daremo tra poco un breve cenno, misero a duro cimento la teoria newtoniana; mentre un’altra ne sorgeva per opera di Huyghens, la teoria delle ondulazioni, che tutti i fatti osservati riusciva invece a spiegare nel modo più semplice, e che costituì nelle mani del grande fisico francese Fresnel uno strumento potente e completo di sintesi e di previsione per una serie illimitata di antichi e nuovi fenomeni.

Secondo questa teoria nei corpi luminosi si compiono da ciascuna particella delle vibrazioni rapidissime, in numero di alcune centinaia di trilioni a ogni minuto secondo; le vibrazioni si propagano per onde, come il suono, in un mezzo che riempie tutto lo spazio, anche dove non c’è materia, e cui si diede il nome di etere cosmico. Ma, a differenza delle onde sonore, le onde luminose nell’etere sono trasversali, cioè si compiono perpendicolarmente alla direzione di propagazione, come avviene delle vibrazioni elastiche in un tubo di caoutchouc indefinito. Ai raggi di diversa rifrangibilità, e quindi di diverso colore, compete un diverso numero di vibrazioni, maggiore per i raggi violetti, più rifrangibili, minore per i rossi; essi avrebbero una diversa lunghezza d’onda, definita come lo spazio percorso dalla luce nella durata di una vibrazione. La lunghezza d’onda è molto piccola, malgrado la grande velocità della luce, per la piccolissima durata di una vibrazione; così i raggi rossi avrebbero una lunghezza d’onda di circa 0,78 micron, e i violetti la lunghezza d’onda di 0,40 micron.

Noi non possiamo che dare una tenuissima idea dei fenomeni studiati in questa parte dell’ottica, e della spiegazione, fondata sulla teoria ondulatoria che ne rende conto nei minimi particolari. E cominceremo con l’illustrare il principio d’Huyghens-Fresnel da cui si prendon le mosse per spiegare la propagazione, la riflessione e la rifrazione della luce.