PUC, Física 4, P2 2018.1, 1
Considere que a placa seja substituída por uma rede de difração de 1,0 cm de comprimento, com fendas bastante mais estreitas, mas com o mesmo espaçamento anterior de 4,90µm. Sobre a rede, incide-se perpendicularmente luz com comprimentos de onda dentro do espectro do visível, de 400 a 700 .
(c) Qual é a região angular em que se espalham os máximos de primeira ordem? Qual cor aparece mais próxima do máximo central?
Passo 1
Para resolvermos esse tipo de questão, precisamos analisar a nossa rede de difração como uma grande serie de fendas seguidas, ou seja, se estamos considerando uma série de fendas seguidas, podemos usar o nosso conhecimento para interferência para múltiplas fendas. Nesse caso a nossa fórmula é dada por
Agora que já sabemos qual fórmula usar, vamos avaliar cada parte do nosso problema.
Passo 2
No primeiro item da pergunta deseja-se saber qual a região angular pela a qual se espalham os máximos de primeira ordem, o que devemos perceber primeiro é que, como ele fala sobre máximo de primeira ordem, temos que
O que significa que a nossa fórmula pode ser escrita como
Agora como faremos para descobrirmos a região angular?
Basta que avaliemos os dois extremos do espectro visível, que no caso, no enunciado foi dado que vai de até , com isso teremos que
Sabendo que
E
E que ainda
Substituindo os valores teremos que
E
Passo 3
Agora que já determinamos a região angular, falta apenas determinarmos a cor que irá aparecer mais próxima ao centro, para isso temos uma solução bem simples, pense da seguinte maneira, a nossa distribuição angular se da como a figura abaixo
Podemos ver que o ângulo vai aumentando conforme a distância vertical vai aumentando, como queremos a cor próxima ao centro, significa que queremos valores de ângulo menores, quando no caso o valor de é pequeno. Vamos olhar a nossa fórmula
Sabemos que m=1, logo
Se temos valores pequenos de temos os menores comprimentos de ondas relacionados aos menores ângulos. Como vimos no passo anterior, o menor ângulo ocorreu para o menor comprimento de onda, que nesse caso é de 400nm. Se olharmos o espectro visível
Vemos que o comprimento de onda de ocorre na cor violeta, logo, será essa a cor próxima ao centro.
Resposta
A região angular em que os máximos de primeira ordem se distribuem é
E a cor mais próxima do máximo central é a cor violeta.