P2 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2019.1

Um aparato experimental de fenda dupla é tal que a abertura das fendas é da distância entre elas. Um feixe de luz de comprimento de onda incide sobre as fendas. Em um anteparo, observa-se que o máximo de interferência de 3ª ordem está a uma distância angular de do máximo central.

a) Quantas regiões escuras são observadas dentro da envoltória central de difração? Explique.

b) Qual é a abertura angular da envoltória central de difração?

c) Qual é a intensidade relativa entre o máximo de 4ª ordem e máximo de 2ª ordem?

d) Suponha que a distância entre as fendas é aumentada para o dobro do valor anterior, mantendo o tamanho da abertura de cada fenda. Para cada item (a), (b) e (c) acima, justifique se o novo resultado é igual, maior ou menor ao encontrado anteriormente.

Um pesquisador quer fabricar uma rede de difração que possa separar dois comprimentos de onda na faixa do azul, e .

a) Qual deve ser a distância entre as fendas sucessivas para que a separação angular entre e seja de para máximos de primeira ordem?

b) Verifique se 200 fendas são suficientes para resolver e em máximos de segunda ordem.

c) Genericamente, para quaisquer comprimentos de onda possam ser distinguidos, explique qualitativamente o critério a ser cumprido.

d) No caso particular da rede de difração, argumente porque a resolução depende do número de fendas e da ordem dos máximos de interferência.

A nave 1 (referencial ) viaja com uma velocidade constante de no sentido , afastando-se da Terra (referencial ). Dentro da nave 1 há um relógio atômico que foi sincronizado com outro na Terra no mento em que a nave passou pela Terra.

a) O relógio atômico, de Cs-133, se caracteriza por ter oscilações por segundo em seu referencial de repouso. Visto por um observador na Terra, qual é o número de oscilações por segundo do relógio atômico que se encontra na nave 1?

b) Medidas feitas por relógios terrestres mostram que dois relâmpagos caíram simultaneamente nas cidades de Quito (equador) e Pekanbaru (Indonésia). Essas cidades estão diametralmente opostas sobre a linha do Equador. Encontre as separações espacial () e temporal () entre esses dois eventos vistos por um observador na nave 1.

Dado: o raio equatorial da Terra é de .

c) Uma outra nave, nave 2, também se movimentando sobre o eixo , vê o relâmpago caindo em Quito após aquele caindo em Pekanbaru. Compare essa observação com o resultado da letra (b) e argumente o que pode ser concluído sobre o movimento da nave 2 em relação à Terra.

d) Uma terceira nave, Nave 3, se move com velocidade , medida pela Terra, em uma direção perpendicular à nave 1, como mostrado na figura. Qual o módulo da velocidade da nave 3 medida pela nave 1?