Fisica 2 - Il laboratorio di Gianni Mastropaolo

Cammini di Feynman (CF) con Scratch

2021-08-09T13:54:12+00:00

Nell'articolo "Esperimenti di ottica" si vedono alcuni fenomeni di diffusione, riflessione interna, rifrazione ed anche il comportamento di una lente o una doppia fenditura senza spiegarne la ragione.

Con questo nuovo gruppo di articoli si utilizza Scratch per applicare il metodo sulla Somma dei Cammini proposto dal fisico Richard Feynman con cui verranno effettuati alcuni esperimenti sulla diffrazione, la doppia fenditura, la riflessione e la rifrazione.

Non si tratta di animazioni o riproduzioni che usano soluzioni analitiche ma di ricostruzioni basate sulla realizzazione di molti cammini che servono per ricostruire la curva si probabilità.

Nei precedenti articoli sulla QED di Richard Feynman manca la possibilità di trovare la distribuzione di probabilità del manifestarsi di una oggetto quantistico (un fotone, un elettrone …) in un dato punto.

CF 01 un cammino di Feynman

2021-08-09T14:44:46+00:00

Cosa è un "Cammino di Feynman"?

È uno degli infiniti percorsi da indagare per scoprire dove il fotone potrà essere rivelato con una data probabilità.

Dato che non c'è tempo per tracciare percorsi in quantità infinita, negli esperimenti che seguono vengono usate linee spezzate con origine in un punto dove viene emesso il fotone, la sorgente S, e termine nel punto in cui c'è il rivelatore R.

CF 02 molti cammini di Feynman

2021-08-13T12:58:28+00:00

Indagare su di un solo cammino è inutile, non si ottengono informazioni che servano alla ricostruzione del comortamento della luce.

Qualcosa di più si ottiene se si producono i diversi cammini necessari per colpire ciascun punto di uno schermo esteso e si cerca di capire come si comporta la fase finale del fasore al termine di ciascuno di essi.

La fase finale sarà sempre la stessa al termine del cammino in ogni punto dello schermo?

CF 03 una fenditura

2021-08-17T10:19:52+00:00

Cosa succede se tra la sorgente luminosa e lo schermo viene interposto un ostacolo, un muro opaco?

Che la luce non raggiunge in nessun punto lo schermo.

Se si produce una piccola fessura nell'ostacolo dove andrà a finire la luce?

Andrà dritta in linea retta o piegherà.

CF 04 doppia fenditura

2021-08-30T16:04:04+00:00

Con l'articolo CF 03 una fenditura si è visto che con una fenditura la luce vi passa attraverso e va in linea retta a colpire lo schermo formando una fascia illuminata pressapoco della stessa larghezza della fenditura.

Se si applica il metodo dei cammini di Feynman a due fenditure vicine cosa si ottiene?

Si ottengono due bande illuminate alla distanza delle fenditure?

CF 05 rifrazione

2021-09-07T15:07:16+00:00

Cosa succede se la luce deve attraversare un mezzo nel quale si propaga a velocità inferiore?

CF 06 riflessione

2021-09-11T12:26:26+00:00

Cosa succede se la luce viene riflessa ll'indietro da uno specchio?

Isocronismo del pendolo con Scratch

2024-02-29T11:27:04+00:00

Tanto per cominciare le oscillazioni del pendolo non sono isocrone!

È possibile ricostruire una simulazione del funzionamento del pendolo usando Scratch ed eseguire misurazioni del periodo per diverse ampiezze di oscillazione per scoprire che la durata del periodo dipende dall'ampiezza (nota 1).

Si tratta di costruire uno sprite di forma adatta e scrivere l'equazione delle dinamica del moto rotatorio:

{jatex}\tau=I*\ddot{\theta}{/jatex}

che è un'equazione differenziale del secondo ordine.

Successivamente si reiterano integrazioni dell'accelerazione, della velocità e della posizione con il trascorrere del tempo.

Il moto che ne risulta è oscillante con periodo dato in prima approssimazione da una formula ricavata per piccole ampiezze di oscillazione:

{jatex}T_0\simeq 2\pi*\sqrt\frac{l}{g}{/jatex}.

QED con Scratch

2021-08-29T05:45:51+00:00

Dopo aver letto il libro "QED" di Richard Feynman, scritto per divulgare alcuni risultati della sua teoria applicata alla meccanica quantistica, ho deciso di provare a riprodurre quanto lì descritto usando Scratch.

Con la presunzione di mostrare che Scratch non è solo roba da bambini (nota 1) ho realizzato alcuni progetti per provare a costruire gli esperimenti proposti nel libro.

La luce ha caratteristiche ondulatorie o corpuscolari?

Nelle lezioni sulla QED (Quantum Electro-Dynamics) Feynman mostra che molti fenomeni che riguardano la luce si possono spiegare anche con la teoria corpuscolare inventandosi il marchingegno dell’orologio associato al fotone (nota 2).

QED 01: lamine sottili

2021-04-07T07:46:24+00:00

Il primo argomento trattato dal libro riguarda la riflessione della luce sulle due superfici di una lastra trasparente dove si scopre che entrambe le facce riflettono la luce solo che i due percorsi, quelli che chiamiamo raggi, sono di lunghezza differente e questo fatto produce sulla luce fenomeni di interferenza.

Il progetto"QED 01: lamina sottile" è stato realizzato per provare a ricostruire il comportamento della luce su una lastra di vetro sottile.

Si scopre così che una luce bianca viene riflessa verso l'osservatore con colori che dipendono dallo spessore della lamina e così si vedono strisce iridescenti che sono l'effetto delle molteplici riflessioni che la luce subisce sulle due superfici che limitano la lamina.