Enunciado
Física - Moysés - Vol. 4 - Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 3
Para explicar as cores das manchas de óleo no asfalto molhado, considere uma camada de óleo, de índice de refração , boiando sobre a água (o asfalto absorve a luz transmitida através do óleo e da água). Suponha que a espessura da camada de óleo é igual ao comprimento de onda da luz violeta no ar, e que se observa a luz refletida na incidência perpendicular.
a) Mostre que há um mínimo de reflexão para a luz violeta.
b) O comprimento de onda da luz vermelha é aproximadamente o dobro: . Mostre que para a luz vermelha há um máximo de reflexão.
Passo 1
Vamos considerar a seguinte situação:
Os raios refletidos 1 e 2 vão interferir: precisamos descobrir a defasagem entre eles! A diferença de caminho entre eles é devido à espessura de óleo. Supondo incidência normal, essa diferença de caminho é o dobro da espessura da camada:
Na reflexão do raio 1 entre o ar e o óleo, como , há inversão de fase. Por outro lado, na reflexão do raio 2, entre a camada de óleo e a camada de água, não há inversão de fase pois .
Como há inversão de fase em uma reflexão mas não ocorre na outra, devemos somar na diferença de fase:
Assim,
Mas sabemos que
Portanto,
Além disso, foi dito no enunciado que
Logo,
Passo 2
Agora vamos resolver o item (a). Para a luz violete, temos que . Com :
Portanto,
Como se trata de um múltiplo ímpar de , significa que a interferência é destrutiva e devemos ter um mínimo para esse comprimento de onda.
Passo 3
Por fim, vamos ao item (b). Agora, :
Portanto,
Como é um múltiplo par de , a interferência é construtiva e temos um máximo de reflexão!
Resposta
Demonstração.