Re: diffrazione da elettroni

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Fri, 07 Nov 2003 20:56:16 +0100

Guido ha scritto:
> In una pubblicazione scientifica ho letto quanto segue:
> .........
> "Se prendiamo delle particelle, per esempio degli elettroni, e le
> facciamo passare attraverso due fenditure (1927, esperimento di
> Davisson e Germer, diffrazione di elettroni utilizzando come reticolo
> un cristallo di nickel) esse manifestano la loro natura ondulatoria e
> formano sullo schermo una tipica figura di diffrazione.
> .........
> ...
> L'evidenza sperimentale del comportamento degli elettroni ci
> dice che il passaggio di un elettrone da una fenditura non
> esclude il passaggio dall'altra. Dal punto di vista della nostra
> logica saremmo pi� portati invece a dire che l'elettrone passa
> da una fenditura o dall'altra, senza una terza possibilit�. Ma
> l'evidenza dei fatti ci d� torto e dobbiamo ammettere l'esistenza
> di una terza possibilit�, la cui logica a noi sfugge. "

Lasciami dire due cose, a proosito della non meglio definita
"pubblicazione scientifica". Primo: e' molto semplicistica, e l'autore
non sembra aver chiaro che cosa significa interferenza e che cosa
diffrazione.

L'esp. del 1927 non usava fenditure, ma la riflessione su un
cristallo.
D&G scoprirono che il numeor di elettroni riflessi variava fortemente
con l'angolo d'incidenza, proprio come fa la luce che incide su un
reticolo.
Un reticolo (per la luce) puo' essere una lastrina metallica su cui
sono state praticate delle striature sottili e molto fitte (per es.
alcune centinaia per mm).
Nel caso di D&G era l'allineamento degli atomi del cristallo di nichel
che funzionava da reticolo. Gli atomi sono molto piu' fitti: attorno
ad alcuni milioni per mm.
Occorre una spaziatura cosi' fitta perche' la lunghezza d'onda degli
elettroni in quell'esperimento era assi piu' piccola di quella della
luce visibile.

Questa e' _diffrazione_. Quando invece si fa un esperimento con due
fenditure, si fa un esperimento d'interferenza.
La diffrazione c'entra anche qui, perche' se si usasse una sola
fgenditura si vedrebbe che la luce (o gli elettroni) invece di andare
dritti a valle della fenditura si sparpagliano, tanto piu' quanto piu'
questa e' sottile.
Quando le fnediture sono due, si sovrappongono le due "diffrazioni"
dalle due fenditure, e nella zona di svrapposizione si vedono delle
righe alternativamente chiare e scure: questa e' appunto interferenza.

Il problema di cui parla l'autore e' che se si pensa a un elettrone
come una particella, una microscopica pallina, siamo portati a pensare
che ssa passera o da una o dall'altra delle fenditure, ma non dovrebbe
accorgersi che c'e' anche l'altra.
Invece la distribuzione degli elettroni sullo schermo e' totalmente
diversa quando ci sono due fenditure, dalla somma delle distribuzioni
che si avrebbero con aperta solo una o solo l'altra.

E fin qui, ancora ci siamo. Quello che assolutamente non mi va e' tirare
in ballo la "logica".
Non e' affatto questione di logica: qui siamo in presenza di un
fenomeno del mondo reale, che noi cerchiamo d'interpretare secondo
modelli interpretativi che ci siamo costruiti in base all'esperienza
fatta in altre condizioni, totalmente diverse.
Se scopriamo che in questo nuovo ambito i nostri modelli non
funzionano, non c'e' da chiamare in causa la logica, ma solo da
ricostruire i nostri modelli.

Davide Pioggia ha scritto:
> ...
> Come ho appena (implicitamente) finito di dire, a rigore gi� qui tu
> sei passato dai "fatti" ad una prima "interpretazione". Infatti tutto
> ci� che tu puoi fenomenicamente osservare sono dei "conteggi". Tu non
> osservi direttamente una probablit�, ma "conti elettroni".
> ...
> E' nel passaggio conteggio > probabilit� che le propriet� dell'insieme
> vengo trasferite al singolo, ed � cos� che la "interferenza" diviene
> un concetto "legato" ad ogni singolo elettrone. Ma questo non
> significa affatto che un singolo elettrone possa produrre una <<figura
> di interferenza>>, perch� sarebbe come dire di poter disegnare la
> Cappella Sistina con una singola pennellata! :-)

Diciamolo anche piu' semplicemente: la precvisione fatta in base
all'interferenza porta a dire che in certi punti non deve arrivare
nessun elettrone.
Ebbene: per quanto ciascun elettrone viaggi per suo conto, indip.
dagli altri, succede proprio cosi': ciascun elettrone "tiene conto" del
fatto che ci sono due fenditure, e non va mai a finire dove invece
potrebbe arrivare se ci fosse aprtea una fenditura sola.

> Spero di essermi spiegato e di non aver detto troppe fesserie.
Solo una: hai scritto due volte "rilevatore". Si dice "rivelatore".
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Fri Nov 07 2003 - 20:56:16 CET