Dottor Jekyll ha scritto:
> Ti ringrazio moltissimo per la spiegazione. Io inizialmente volevo
> solo capire piu' a fondo la legge di Bragg ma poi ho cominciato ad avere dei
> dubbi anche sulla legge della riflessione e sulla legge di Snell nonche'
> sulla legge di Bragg stessa. Quello che pero' chiedevo nel messaggio
> precedente e' come si possono ricavare le leggi di riflessione e di Snell
> considerando la vera natura della luce (fotoni per quello che ci dice la MQ)
> e la struttura microscopica della materia, in quanto avevo l'impressione che
> cosi' facendo i conti non tornassero, invece come hai detto e' tutto ok. Le
> cose di cui hai parlato mi hanno fatto riflettere, ed un po' dubitare,
> ancora su altre cose (effetto di moltiplicazione a valanga dei dubbi :-)).
Hai scritto molto, e non credo che potro' rispondere a tutto...
> ...
> Cioe' ogni atomo investito da fotoni diffonderebbe intorno a
> se i fotoni generando una specie di onda sferica ?
> ...
> Poi queste
> onde sferiche sovrapponendosi fra di loro genererebbero sia l'onda riflessa
> che quella rifratta ? Ho capito bene ? E a conti fatti si riuscirebbero a
> ricavare le leggi della riflessione e di Snell ? E ancor di piu' si
> riuscirebbe a spiegare il comportamento dei corpi riflettenti - rifrangenti
> (vari tipi di rinvio - rifrazione) al variare della frequenza dell'onda e.m.
> incidente ?
E' cosi'. Naturalmente ora non posso spiegare tutto...
Ti segnalo due libri che possono illuminarti, se non li conosci. Uno e'
"Ottica" di Bruno Rossi, l'altro e' "QED" di Feynman (entrambi
disponibili in italiano). Mi sembra molto istruttivo leggerli in
parallelo: spiego perche'.
Il libro di Rossi e' puramente classico: la luce e' fatta di onde e.m.
Pero' spiega in dettaglio come si ricava riflessione rifrazione, ecc.
dall'effetto combinato dello scattering dell'onda sui singoli atomi.
Feynman invece parla solo di fotoni, eppure dice le stesse cose!
Il trucco e' che i fotoni *non sono palline*, come ho gia' sottolineato,
ma oggetti quantistici, che hanno associato un comportamento
ondulatorio. Percio' un fotone non viaggia, come una comune particella
classica, lungo una ben definita traiettoria, ma "annusa in giro"
(parole di Feynman) di fatto comportandosi esattamente come l'onda di
Rossi.
Per cui la spiegazione microscopica di riflessione rifrazione ecc. coi
fotoni e' del tutto uguale a quella con le onde.
> ...
> Veramente anche io sapevo che la radiazione e.m. riflessa e' generata da
> atomi che possono trovarsi in profondita' nel corpo e piu' la frequenza
> dell'onda incidente e' alta e piu' questi atomi possono essere in profondita'
> in quanto i fotoni della radiazione incidente possono spingersi piu' in
> profondita' perche' hanno piu' energia, ok ?
Non direi. Attento a non farti guidare da false analogie...
In realta' la riflessione alla superficie di un blocco di vetro (che e'
trasparente, quindi non arresta i fotoni, che possono penetrare quanto
vuoi) vede coinvolti anche atomi in profondita'. Anzi, per fare le cose
pulite la profondita' devrebbe essere infinita: altrimenti avrai una
riflessione "spuria" dalla superfice posteriore, e anche riflessioni
multiple...
> Allora quello che ha scritto Luciano Buggio :
> ...
Buggio lascialo stare: la fisica non l'imparerai certo da lui :(
> Ecco qui non ho capito bene :-( ma dipendera' dal fatto che come dicevo
> alcune cose non le so bene, come la teoria dello scattering. Che vuol dire
> che un fotone "incontra" simultaneamente moltissimi elettroni ?
Quello che non sai bene e' il concetto base della meccanica quantistica.
Quando esegui la classica esperienza di Young, l'interferenza con due
fenditure, da dove passa il fotone? Da tutte e due, nel senso che se ne
chiudi una l'interferenza non c'e' piu', e se le apri una per volta e'
tutto diverso che se stanno aperte insieme.
Lo stesso con gli atomi: riflessione ecc. sono proprio dovute
all'interferenza degli scattering _coerenti_ di uno stesso singolo
fotone su diversi atomi.
> Poi allora nell'esperimento che citi di Compton e Simon (circa 1925) come
> hanno fatto a far si che un fotone urtasse con un solo elettrone e quindi a
> misurare gli effetti dell'urto cioe' elettrone che rimbalzava, energia
> mancante nel fotone ecc..? In un problema generico come si fa a dire che
> bisogna pensare alla radiazione e.m. come composta da fotoni oppure no ?
Ahi ahi ahi... ;-)
Hai toccato un tasto assai delicato, concernente i fondamenti della m.q.
Tutto dipende da come hai organizzato l'esperimento: l'hai costruito per
vedere interferenza, oppure per vedere l'interazione con un singolo
elettrone? Non puoi avere entrambe le cose.
Nell'esper. di C & S, fatto in camera di Wilson, quello che si poteva
vedere erano le tracce degli elettroni urtati: quindi quello si vedeva.
Ma so che non puoi aver capito, perche' non ho spiegato niente: ho solo
asserito. D'altra parte non posso fare un breve corso di m.q...
> Secondo me (che non sono proprio nessuno) il problema non sussiste;
> ...
> e mi sembra che cio' fu fatto da un eminente fisico di cui adesso mi
> sfugge il nome :
> ...
Taylor, circa 1913.
> ...
> Questo prova che anche prima la
> luce aveva natura corpuscolare ma solo che essendo la potenza delle sorgenti
> alta non si riuscivano a distinguere i singoli fotoni.
Verissimo, ma per l'esperimento ci vogliono *due* fenditure aperte, e il
fotone dove passare da entrambe... (vedi sopra).
> ...
> ma se il mondo a livello microscopico e' molto bizzarro
> non bisogna fare altro che prenderne atto.
Molto saggio, ma ci vuole un buon allenamento per non farsi trarre in
inganno.
> ...
> Se un fotone ha piu' energia,
> frequenza piu' alta, di un altro a me verrebbe da pensare che quando entra in
> un corpo subisca meno l'azione di questo rispetto al fotone meno energetico,
> in quanto dotato appunto di piu' energia.
Pensi cosi' perche' non riesci a staccarti dall'idea di una pallina.
Invece puo' succedere di tutto.
Per es. l'aria e' trasparente alla luce visibile, ma non
all'ultravioletto, il che contraddice la tua tesi.
Fotoni di energia suff. alta possono creare coppie elettrone-positrone,
e quindi venire annichilati, ecc.
> Si sa che l'indice di rifrazione di
> un materiale dipende dalla frequenza : come e' che un fotone-rosso viene
> deflesso di piu', entrando in un materiale, rispetto ad un fotone-violetto ?
Mica vero! Di regola l'indice di rifrazione aumenta con la frequenza,
quindi la luce violetta e' deviata di piu'.
> Se anche tutto cio' si spiega con lo scattering allora come non detto
Non con lo scattering in modo diretto, ma col fatto che l'ampiezza di
scattering dipende dall'energia del fotone, e questo ha effetto
sull'indice di rifrazione.
Spiegare anche sommariamente anche questo mi porterebbe via un po'
troppo tempo...
--
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
Sez. Astronomia e Astrofisica
Received on Fri Jul 05 2002 - 09:15:36 CEST