Onda su onda ovvero l’esperimento Davisson-Germer

L’avvento della meccanica quantistica affermò, tra l’altro, il principio che la luce si comportava in tutto e per tutto come un’onda, contrariamente alla natura corpuscolare asserita anche dal grande Newton.
Per capire meglio, facciamo il confronto con un’onda d’acqua. Prendiamo in esame le onde di un lago calmo ed esteso. Le onde provocano sulla superficie del lago punti nei quali il livello dell’acqua è più alto e punti nei quali il livello dell’acqua è più basso.
I primi si chiamano picchi, i secondi ventre.Se due onde si dirigono uno contro l’altro si causa un fenomeno chiamato interferenza.
Se due picchi si incontreranno, il livello dell’acqua salirà del doppio rispetto ad un’onda singola, e la stessa cosa, in senso opposto, accadrà se due ventri si incroceranno. Se invece un picco di un’onda incontra il ventre dell’altra, l’effetto sarà quello di annullarsi reciprocamente e l’acqua tornerà in quiete.
La luce è un’onda elettromagnetica e si comporta allo stesso modo di un’onda marina. L’esperimento della doppia fenditura ci permette di spiegare il dualismo onda-particella della luce.
Il primo ad effettuarlo fu Thomas Young (1773-1823), scienziato britannico che nel 1801 sancì la natura ondulatoria della luce, mentre nel 1927 Davisson e Germer migliorando questo esperimento misero a fuoco la natura ambivalente della luce.
Le figure di interferenza che si ottengono sparando un fascio di fotoni attraverso una lastra sulla quale sono state prodotte due fenditure parallele e catturate da uno speciale schermo posto ad una certa distanza sono il marchio inequivocabile della natura ondulatoria di questo fenomeno che riguarda indistintamente le onde luminose, quelle marine e quelle sonore.
Quando Davisson e Germer spararono un fascio di elettroni contro una barriera con due fenditure proseguendo il loro viaggio fino ad uno schermo al fosforo ottennero un risultato sorprendente. Invece di registrare le posizioni di impatto intorno alle due fenditure, come sarebbe dovuto accadere in ossequio alla natura corpuscolare della particella, ottennero una classica figura di interferenza tipica delle onde.
La cosa ancora più straordinaria che colpì i due scienziati era che lo stesso risultato si otteneva “sparando” un singolo elettrone per volta! Dopo un certo tempo di fuoco singolo, un elettrone alla volta, il disegno che si formava ero lo stesso di un intero fascio di elettroni. Eppure l’interferenza avviene quando due onde si incrociano, come era possibile che avvenisse in presenza di un solo, singolo elettrone?
Il mistero non sarà più tale nel prossimo post.

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