Quando ho letto l'articolo della zecca austriaca in cui si diceva che il colore del niobio era dato dall'interferenza della luce, ho subito avuto qualche perplessità, manifestata in parte qualche messaggio più sopra.
Il colore dovuto all'interferenza è giocoforza cangiante: la luce riflessa dalla superficie esterna si somma a quella riflessa internamente, e solo quella di lunghezza d'onda pari allo spessore del materiale si rafforza (interferenza costruttiva) mentre tutte le altre si indeboliscono, fino a cancellarsi del tutto (interferenza distruttiva), E' il colore delle bolle di sapone e delle pozzanghere in cui è finito un po' d'olio o di benzina, ed è iridescente perchè cambia lo spessore del film sottile, che è liquido.
Nel caso della nostra moneta lo spessore non cambia, ma otteniamo lo stesso risultato cambiando l'angolo di osservazione: più inclino la moneta, più aumenta lo spessore. Quindi: spessore minimo dello strato di ossido di niobio di 380 nm (in termini umani un nanometro, nm, corrisponde alla crescita delle unghie in 1 secondo :blink: ) e variazione del colore inclinando la moneta. Invece la zecca parla di pochi nanometri (in realtà, come vedremo, poche decine di nanometri) e il colore cambia con l'angolo di vista solo nel caso della moneta del 2011, che a questo punto mi sembrava l'unica colorata per interferenza. Ma non è così, il colore viene dall'interferenza per tutte le monete, solo che per capirlo occorre aggiungere un paio di dettagli.
Il primo è che il colore non è dato dall'interferenza costruttiva, che rafforza la lunghezza d'onda pari allo spessore del materiale, bensì a quella distruttiva, che cancella il colore per il quale lo spessore è pari a mezza lunghezza d'onda, facendo apparire il colore complementare.
Il secondo è la rifrazione, che nel caso dell'ossido di niobio raggiunge l'elevatissimo valore di 2,3 (l'ossido di titanio addirittura 2,72). L'effetto sulla luce è duplice: da un lato la sua velocità è rallentata dai 300.000 km/s ad "appena" 130.000 km/s, facendo sì che lo sfasamento avvenga in un minore spessore; dall'altro il raggio rifratto sarà sempre prossimo alla verticale, modificando di poco il percorso, e quindi la tonalità di colore soppressa, per angoli di vista molto diversi.
Con (i soliti) semplici calcoli si ottiene così che per avere il giallo cancellando il blu (380 nm) occorre uno spessore di ossido di niobio di circa 40 nm.
Ora la mia domanda è: ma allora cosa ha di diverso la moneta del 2011 per essere cangiante?
Spero di non avervi troppo annoiato, io mi sono molto divertito. :)