UFRJ- Física 4 – P1 2018.2 - DIURNO - DISCURSIVA
Um feixe de luz de frequência passa por um anteparo opaco com uma única fenda de largura de . A figura de difração é observada sobre uma tela a uma distância de do anteparo. Considere que o índice de refração do ar vale e, para pequenos ângulos, vale a aproximação .
- Determine a abertura angular da franja brilhante central, delimitada pelos dois mínimos existentes de cada lado dessa franja.
- Na tela, a que distância o mínimo de ordem está do máximo central de intensidade?
- Considere que o experimento é submerso em um aquário cheio de água . Determine, na tela, a distância entre o mínimo de ordem e o máximo central.
Passo 1
a) Os mínimos de difração são dados por
Para ângulos pequenos
Nessa expressão, é a largura da fenda e é o comprimento de onda da luz que incidente sobre a fenda. Se olhamos para a abertura entre e , então teremos
Agora, sabemos que o comprimento de onda será
Jogando em e lembrando que , vamos ter
Passo 2
b) O seno do ângulo de difração se relaciona com a distância do mínimo no anteparo por
Que por outro lado é
Assim
sendo a distância da fenda até o anteparo onde ocorre a interferência. Por isso, para o mínimo , vamos ter
Passo 3
c) Nesse caso, como índice de refração do meio é igual a , a velocidade da onda neste meio não será . Ela é dada por
Como a frequência da onda não muda, temos que o comprimento será
Sendo , o valor que encontramos antes. E é isso que muda na nossa equação! Assim vamos modificar a nossa antiga posição do mínimo para
Você pode substituir todos a valores e fazer a conta de novo, mas não precisa! Por que boa parte dessa conta a gente já fez no passo anterior, saca só
É só pegar o resultado do passo anterior e correr pro abraço!