PUC, Física 4, P2 2016.2, 2
A luz de uma lâmpada com comprimento de onda de 550 nm, incide perpendicularmente em uma rede de difração com 50000 ranhuras por 10 cm de largura.
(a ) Determine a Dispersão (D) da rede em segunda ordem e obtenha a resolução dessa rede em quarta ordem.
(b ) Calcule a meia largura do máximo principal central formado por essa rede.
Passo 1
No primeiro item nos é pedido para determinar a dispersão que ocorre nessa rede, para isso é valida relembrar que a fórmula da dispersão é dado por.
Sabendo disso, vamos descobrir cada termo do nosso problema e no fim chegar o valor que necessitamos.
Primeiro sabemos que o termo mais fácil de determinar é o , pois no enunciado nos foi dito que a ordem que queremos determinar a dispersão é a segundo, logo
Passo 2
Agora vamos tentar de terminar o valor de
Sabemos que é a distancia entre cada fenda, sabemos que existem 50000 ranhuras em um espaço de 10 cm, ou seja, se dividirmos os 10 cm pelas 50000 ranhuras encontraremos exatamente a distancia mínima entre cada ranhura, já que queremos que elas caibam todas nos 10cm. Fazendo isso teremos
Passo 3
Agora precisamos determinar o valor do ângulo , não fazemos ideia de como calcular o cosseno, mas temos uma ideia de como calcular o seno, você sabe do que estou falando?
Exatamente da fórmula de interferência para fendas, lembra da fórmula?
Mas porque usar essa fórmula?
Porque com ela determinaremos o ângulo que falta para medirmos a dispersão.
Mas você lembra quanto que cada valor vale?
substituindo teremos
Passo 4
Agora que encontramos todos os valores que faltavam para encontrar a dispersão basta fazer a substituição.
Passo 5
Ainda nos é pedido nesse item para definirmos o valor da resolução dessa rede, que a fórmula é bem fácil
Em que é a ordem e o numero de ranhuras, só tome cuidado pois para a resolução foi pedida a quarta ordem, então vamos fazer o cálculo.
Passo 6
Agora nesse item nos é pedido o valor da meia largura do máximo principal central, que é dado pela fórmula
E pelo item anterior podemos calcular o valor da meia largura do máximo principal central.
Os valores serão
Substituindo
Resposta
a)
.
b)