Enunciado
Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 11.Problemas Numéricos - Ex. 1
1 – Mostre que, se uma onda cos(kx) estiver centrada em A (de modo que x é medido a partir de A) e outra onda cos(k’x) estiver centrada em B (com x medido a partir de B) a uma distância R de A, haverá interferência construtiva na região intermediaria quando k = k’ = π/2R e destrutiva se kR = 0,5π e k’R = 1,5π.
Passo 1
Vamos definir as funções de onda, tal como foi descrito no enunciado.
A função de onda de x medida a partir de A é:
A função de onda de x medida a partir de B, estando a uma distância R de A é:
Passo 2
A função de onda será dada pela soma das duas funções de onda mostradas anteriormente:
A função de onda de x medida a partir de A é:
Pela propriedade trigonométrica:
Assim,
Logo,
Passo 3
Sendo
Teremos que:
Assim,
Para o ponto médio de x = (1/2)R:
Passo 4
Existe ocorrência de interferência construtiva quando a função de onda ψ é maior que as outras funções de onda ψA e ψB
Calculando ψA e ψB:
Assim, você pode ver que:
Logo, há interferência construtiva quando k = k’ = π/2R, na região intermediaria x = (1/2) R.
Passo 5
Vamos demonstrar que ocorre interferência destrutiva se kR = 0,5π e k’R = 1,5π.
Pegando a eq. da função de onda:
Sendo
Teremos que:
Assim,
Para o ponto intermediário de x = (1/2)R:
Passo 6
Existe ocorrência de interferência destrutiva quando a função de onda ψ é menor que as outras funções de onda ψA e ψB
Calculando ψA e ψB:
Assim, você pode ver que:
Logo, há interferência destrutiva quando kR = 0,5π e k’R = 1,5π, na região intermediaria x = (1/2)R.
Resposta
Interferência construtiva:
Interferência destrutiva: