Enunciado

Uma rede de difração com 180   r a n h u r a s / m m é iluminada com uma luz que contém apenas dois compimentos de onda, λ 1 = 400   n m e λ 2 = 500   n m . O sinal incide perpendicularmente na rede. (a) Qual é a distância angular ente os máximos de segunda ordem dos dois comprimentos de onda? (b) Qual é o menor ângulo para o qual dois dos máximos se superpõem? (c) Qual é a maior ordem para o qual máximos associados aos dois comprimentos de onda estão presentes na figura de difração?

Passo 1

A equação que dá a posição dos máximos é a seguinte:

d sen ⁡ θ = m λ

E no nosso caso a distância entre as ranhuras é:

d = 10 - 3 180 = 5,56 . 10 - 6   m

Então, no caso do comprimento de onda λ 1 , e para máximos de ordem segunda ordem, a posição angular seria:

θ 1 = arcsen ⁡ 2 λ 1 d

E para o comprimento de onda λ 2 :

θ 2 = arcsen ⁡ 2 λ 2 d

E então a distância angular é:

Δ θ = θ 2 - θ 1

Δ θ = arcsen ⁡ 2 λ 2 d - arcsen ⁡ 2 λ 1 d

Δ θ = arcsen ⁡ 2 500.10 - 9 5,56 . 10 - 6 - arcsen ⁡ 2 400.10 9 5,56 . 10 - 6

Δ θ = 10,36 ° - 8,273 °

Δ θ ≅ 2,1 °

Passo 2

(b) Quando dois máximos se superpõem, eles devem ter a mesma posição angular, certo? Ou seja:

θ 1 = θ 2

Como o d da nossa equação para os máximos da rede de difração é constante, isso quer dizer que:

m 1 λ 1 = m 2 λ 2

m 2 m 1 = 400 500

E como queremos os menores valores de m 2 e m 1 , e sabemos que são inteiros, temos que:

m 2 = 4

m 1 = 5

E agora, para encontrar a posição angular, só precisamos substituir esse resultado na equação que mencionamos lá no primeiro passo:

sen ⁡ θ = m 1 λ 1 d = 5 400.10 - 9 5,56   .   10 - 6

θ = 21 °

Passo 3

(c) Já que λ 2 > λ 1 , a luz de comprimento λ 2 terá posições angular maiores (ou seja, vai “sumir de vista” mais rápido conforme nós formos aumentando os valores de λ ).

Então no nosso cálculo só precisamos considerar a posição da luz de comprimento λ 2 . E fazemos isso no caso limite, em que θ = 90 ° .

d sen ⁡ θ = m m á x λ 2

m m á x = 5,56.10 - 6 sen ⁡ 90 ° 500   .     10 - 9 = 11,12

Como m só pode assumir valores inteiros, consideramos que os dois máximos (de λ 1 e λ 2 )   estão presentes na figura de difração até, no máximo, m = 11 .

Resposta

(a) A distância angular é 2,1 ° .

(b) O menor ângulo para o qual dois máximos se superpõem é 21 ° .

(c) A maior ordem dos máximos é m = 11

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um feixe de laser de comprimento de onda λ = 632,8n m incide perpendicularmente sobre a face refletora de um CD. As trilhas formadas por pequenas reentrâncias que codificam a informação no CD estão di
Um feixe de ondas eletromagnéticas monocromáticas de comprimento de onda igual a 520n m incide perpendicularmente sobre uma rede de transmissão plana que possui 350f e n d a s / m m . Determine os âng
Qual é o comprimento de onda da luz desviada na primeira ordem de um ângulo de 13,5 ° por uma rede de transmissão que possui 5000f e n d a s / c m ?Qual é o desvio na segunda ordem para esse comprimen
Se uma rede de difração produz uma faixa brilhante de terceira ordem para luz vermelha (de comprimento 700n m ) a 65,0 ° do máximo central, em que ângulo estará a faixa brilhante de segunda ordem para
Se uma rede de difração produz a sua faixa brilhante de terceira ordem formando um ângulo de 78,4 ° para uma luz de comprimento de onda igual a 681n m , encontre:O número de fendas por centímetro de r