Enunciado

Na Fig. 35-44, duas lâminas de microscópio estão em contato em uma das extremidades e separadas na outra. Quando uma luz com um comprimento de onda de 500   n m incide verticalmente na lâmina superior, um observador situado acima das lâminas vê uma figura de interferência na qual as franjas escuras estão separadas por uma distância de 1,2   m m . Qual o ângulo entre as lâminas?

Passo 1

O problema fala sobre um filme fino de ar em formato de cunha, como mostra a figura:

Como o filme de ar está entre as laminas, a primeira reflexão ocorre na interface entre o vidro e o ar, de modo que não inversão de fase, enquanto a segunda ocorre do ar pro vidro, ocorrendo inversão. Como em um reflexão a fase inverte e na outra não, devemos adicionar π na defasagem:

ϕ = 2 π λ ⋅ d i f e r e n ç a   d e   c a m i n h o + π

A diferença de caminho será 2 y :

ϕ = π ⋅ 4 y λ + 1

Note que aqui não precisei usar algum índice de refração pois o filme é composto de ar em que n = 1 . Assim, para que haja interferência:

ϕ = m ⋅ π

Se m for par, ela será construtiva, se m for ímpar ela será destrutiva. Assim,

m = 4 y λ + 1 ⇒ y = λ 4 m - 1

Sabemos que na extremidade esquerda y = 0 . Assim, temos que a primeira franja escura corresponde a m = 1 .

Passo 2

Já a segunda franja escura corresponde a m = 3 :

y = λ 4 3 - 1 = λ 2 = 500   n m 2 = 250   n m

Assim, se θ for ângulo entre as lâminas:

tan ⁡ θ = y x = 250   n m 1,2   m m = 250 ⋅ 10 - 9 1,2 ⋅ 10 - 3 = 208,3 ⋅ 10 - 6  

Como o ângulo é pequeno:

θ ≈ tan ⁡ θ = 2,08 ⋅ 10 - 4   r a d

Convertendo para graus:

θ = 119 ⋅ 10 - 4   ° = 0,012 °

Resposta

0,012 °

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