Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 36.5 - Ex. 51
Uma rede de difração com é iluminada com uma luz que contém apenas dois compimentos de onda, e . 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:
E no nosso caso a distância entre as ranhuras é:
Então, no caso do comprimento de onda , e para máximos de ordem segunda ordem, a posição angular seria:
E para o comprimento de onda :
E então a distância angular é:
Passo 2
(b) Quando dois máximos se superpõem, eles devem ter a mesma posição angular, certo? Ou seja:
Como o da nossa equação para os máximos da rede de difração é constante, isso quer dizer que:
E como queremos os menores valores de e , e sabemos que são inteiros, temos que:
E agora, para encontrar a posição angular, só precisamos substituir esse resultado na equação que mencionamos lá no primeiro passo:
Passo 3
(c) Já que , a luz de comprimento terá posições angular maiores (ou seja, vai “sumir de vista” mais rápido conforme nós formos aumentando os valores de ).
Então no nosso cálculo só precisamos considerar a posição da luz de comprimento . E fazemos isso no caso limite, em que .
Como só pode assumir valores inteiros, consideramos que os dois máximos (de e estão presentes na figura de difração até, no máximo, .
Resposta
(a) A distância angular é .
(b) O menor ângulo para o qual dois máximos se superpõem é .
(c) A maior ordem dos máximos é