58. Esperienza di Young - Specchi di Fresnel. — L’esperienza più semplice che permette di illustrare il principio dell’interferenza dei raggi luminosi è quella di Young, alla quale si sono poi date diverse forme, e che diede modo a Fresnel, per primo, di calcolare il valore della lunghezza d’onda delle luci di diverso colore.

Due punti luminosi A e B (fig. 72) emettono vibrazioni esattamente concordanti (vedremo come ciò si possa ottenere), che giungono sullo schermo S. Nel punto C, situato ad eguale distanza da A e B, le vibrazioni che partirono da questi punti in concordanza di fase, e han percorso eguale cammino, giungono ancora concordanti, sommandosi perciò nei loro effetti.

Ma negli altri punti dello schermo, per es. in D, il cammino percorso dai raggi AD e BD è disuguale, e la differenza si va accentuando quanto più D è lontano da C; finche, quando quella differenza è eguale a mezza lunghezza d’onda, le vibrazioni giungeranno in opposizione di fase, e produrranno l’oscurità. Se questo avviene in D, considerando un punto E situato ancora più a destra, e a distanza conveniente, la differenza dei cammini percorsi AE, BE diverrà eguale a un’intera lunghezza d’onda, le vibrazioni giungeranno perciò nella stessa fase, e si rinforzeranno come in C. Si riconosce così che lungo la retta CE si avranno, a destra e a sinistra di C, dei punti oscuri, e dei punti luminosi, o meglio che l’intensità luminosa varierà, in modo continuo e periodico, da un massimo a un minimo eguale a zero. Quello che si è detto per la retta CE dello schermo vale per tutte le altre dello schermo medesimo, parallele a CE, e che son fuori del piano della figura; cosicchè guardando lo schermo lo si vedrà solcato da frange oscure e luminose, dette appunto frange d’interferenza, che presentano all’incirca l’aspetto della fig. 73.

La larghezza delle frange, o la distanza tra due successive, dipende dalla distanza AB delle sorgenti, dalla distanza tra AB e lo schermo, e infine, a parità delle altre circostanze, dalla lunghezza d’onda della luce impiegata. È chiaro infatti che adoperando luce di lunghezza d’onda minore, basterà spostarsi meno sullo schermo, a partire da C, perchè la differenza delle distanze AD, BD eguagli mezza lunghezza d’onda, perchè s’incontri cioè il centro della prima frangia nera. Adunque con luce rossa le frange saranno più distanti, con luce violetta più rinserrate, e con luce bianca i diversi sistemi si sovrapporranno solo nelle immediate vicinanze di C, e al di là si confonderanno, dando luogo anzichè a frange oscure, a frange colorate.

Per realizzare questa esperienza fondamentale, occorre avere due sorgenti A e B che vibrino identicamente; il modo più semplice di ottenerle consiste nel praticare due fori A e B, molto vicini, su uno schermo (fig. 74) e illuminarli con la luce emergente da un altro foro O. Sullo schermo bianco S situato a una certa distanza si potranno osservare le frange, ovvero si può vederle direttamente collocando in C un buon oculare. Il fenomeno riesce più visibile ricorrendo a una fenditura stretta, perpendicolare al piano della figura, O, al posto del foro e sostituendo ai fori A e B due altre fenditure esattamente parallele alla prima. Un altro artifizio, dovuto a Fresnel, consiste nel produrre della fenditura O due immagini molto vicine, per mezzo di due specchi formanti un angolo ottuso vicinissimo a due retti.

Misurando, con queste disposizioni, l’intervallo tra due frange, si può dedurre, quando si conosca l’intervallo AB e la distanza dello schermo, il valore della lunghezza d’onda dei raggi impiegati. Furono così trovati da Fresnel i valori seguenti: rosso estremo, 0,78 micron; aranciato 0,59μ; giallo 0,55μ; verde 0;50μ; azzurro 0,45μ; indaco 0,41μ; violetto estremo 0,39μ. Si è potuto poi con altri metodi precisare le lunghezze d’onda delle luci monocromatiche assai meglio definite di quel che non si possa con l’indicazione incerta del colore; ci sono invero delle sostanze che, rese incandescenti, emettono luce di uno o più periodi ben determinati, e le loro lunghezze d’onda sono state misurate con esattezza relativa almeno eguale a quella con cui si determina la lunghezza del metro campione.