Verifica della costanza della velocità di propagazione delle onde piane. Poiché la velocità, che dipende principalmente dalla profondità dell’acqua nella vaschetta, è data dal prodotto della frequenza per la lunghezza d'onda, devo misurare queste due grandezze.

Misuro la frequenza dell’onda piana. Faccio ruotare lo stroboscopio ad una velocità che mi permetta di vedere l’onda (o il motorino)¹ ferma. In questa condizione conto quanti giri fa lo stroboscopio in un minuto. Poiché lo stroboscopio ha sei fessure, questo vuol dire che la frequenza dell’onda è sei volte maggiore. Volendo esprimere la frequenza in Hertz divido il numero ottenuto per 60 sec ed ottengo la frequenza dell’onda.

Misuro la lunghezza d'onda. Sempre ruotando lo stroboscopio ad una velocità che mi permetta di vedere l’onda ferma, pongo due ostacolini tra un certo numero di onde²; dividendo poi la distanza tra i due oggetti per il numero di onde comprese tra gli stessi si trova la lunghezza d'onda delle onde.

Eseguendo l’esperimento cambiando la frequenza di rotazione del motorino si ottiene una lunghezza d'onda diversa, ma il loro prodotto rimane costante.

Esperienza di scattering DIRETTO: pongo degli ostacoli noti ed osservo come si comporta l’onda incidente. Conoscendo le leggi della riflessione dovrei sapere cosa avviene. Dobbiamo giungere ad immaginare di fare esperienza di scattering inverso, che sono le esperienze che solitamente si fanno; dobbiamo cioè immaginare di NON conoscere l’oggetto e cercare di ipotizzare come è fatto l’oggetto attraverso l’osservazione delle onde diffuse. Questo variando anche la frequenza della lunghezza d'onda.

Verifico che sia rispettata la legge della riflessione ponendo come ostacolo una o due barre poste in diagonale rispetto alla direzione di propagazione delle onde.

Osservo come si comporta un’onda circolare nell’acqua ed in particolare noto che la sua ampiezza decresce all’aumentare del raggio³.

Osservo come un ostacolo circolare dia luogo a delle onde date dalla sovrapposizione delle onde piane con delle onde circolari, con il risultato che l’intensità dell’onda non è sempre uguale: dipende dal punto in cui la osservo. Infatti ci sono delle zone in cui l’acqua non oscilla.

Osservo come ostacoli si forme strane (senza simmetria circolare) diano invece delle onde diffuse di strano genere.

Il tutto va effettuato al variare della frequenza dell’onda e variando anche le dimensioni del bersaglio.

Osservazioni:

Ricordiamoci che dobbiamo immaginare intuire il tipo di bersaglio dalla distribuzione delle onde.

Notiamo come ci sia relazione tra la lunghezza d'onda dell’onda e la dimensione dell’oggetto; se la lunghezza d'onda è molto maggiore delle dimensioni dell’oggetto, allora l’onda passa oltre l’oggetto “quasi” imperturbata (con l’ondoscopio si riusciva a vedere un’onda che si ricomponeva quasi subito); se invece l’ostacolo è molto più grande della lunghezza d'onda, si ha principalmente riflessione.

In realtà negli esperimenti di scattering tutto è ancora più complicato: noi osserviamo tutta la vaschetta. Ma il rilevatore solitamente può indagare solo ad un certo angolo; posso spostarlo, ma non ho mai la visione d’insieme che ho ora.

1 La frequenza del motorino è la stessa dell’onda.

2 La vaschetta d’acqua è illuminata dall’alto da una lampada. Questa proietta le onde attraverso il fondo trasparente della vaschetta producendo una serie di zone luminose e di zone scure.

3 Per la conservazione dell’energia infatti bisogna l’energia totale distribuita su ciascuna circonferenza deve essere la stessa. Essendo la circonferenza 2πr, questo implica che l’ampiezza dell’onda decresca come 1/r.