USP – Física 4 – 2019 – P1 – Exercício 2
Uma fonte de luz coerente e monocromática de comprimento de onda é utilizada num experimento cuja montagem está esquematizada na figura abaixo. As distâncias entre os anteparos consecutivos é . Luz incide normalmente sobre o anteparo , que possui duas fendas e , com mesma abertura e separadas por um distância . A distância é tal que os primeiros máximos laterais de interferência se localizem sobre as fendas e do anteparo . Elas possuem a mesma abertura das fendas do anteparo , mas estão separadas por uma distância .
a) Quais são as diferenças de fase entre as ondas provenientes de e quando atingem as fendas e ?
b) Qual é o valor da separação em milímetros?
c) Qual é o valor limite da abertura (em milímetros) da fenda para que se possa distinguir dois máximos de difração (provenientes das fendas e ) na tela?
Passo 1
Partiu resolver mais uma questão de prova? Bora!!!
Esse é um problema sobre interferência por fendas duplas. Para o item (a), temos que considerar a interferência causada pelo par de fendas e sobre as fendas e . Sabemos que nos pontos em que estão as fendas e estão os primeiros máximo laterais de interferência devido às fendas e . O exercício quer saber quais são as diferenças de fase entre as ondas provenientes de e quando atingem esses pontos.
Se eles são os primeiros MÁXIMOS laterais de interferência, ela é construtiva. Assim, as defasagens podem ser
Como eles são os PRIMEIROS máximos laterais, sabemos que a única opção possível é
Passo 2
Agora vamos ao item (b). Sabemos que a interferência construtiva de duas fendas cuja distância é é dada por
Vamos olhar para o triângulo a seguir:
Temos que
Como , podemos usar a aproximação de pequeno ângulo:
Assim,
Substituindo na primeira equação
Além disso, como se trata do primeiro máximo lateral, temos que :
Portanto,
Ou ainda,
Passo 3
Vamos finalizar com o item (c). Nós queremos achar o valor limite da abertura da fenda para que se possa distinguir os máximos de difração provenientes da interferência entre as fendas e . Sabemos que o ângulo limite é dado por
Por outro lado, como a distância entre as fendas é e a distância entre os anteparos é , temos que
Usando a aproximação de ângulos pequenos novamente:
Assim,
Portanto,
Ou ainda,
Resposta
a)
b)
c)