Ano 2019#fisica#fase2#discursiva

Sobre o tema

A difração em fenda única é um fenômeno ondulatório fundamental, onde a luz ao passar por uma abertura estreita se espalha e forma um padrão de franjas claras e escuras em uma tela distante. Este padrão, conhecido como difração de Fraunhofer, é descrito pela condição de mínimos de intensidade: d senθ = mλ, com m = 1, 2, 3... . A largura da fenda d determina o número de mínimos observados. No contexto experimental, a dilatação térmica das barras que formam a fenda pode alterar d, modificando o padrão de difração. Compreender essa relação é essencial para interpretar resultados experimentais e controlar variáveis em laboratório.

Tópicos relacionados

  • Difração de Fraunhofer em fenda única
  • Condição de mínimos de intensidade
  • Dilatação térmica linear
  • Relação entre temperatura e largura de fenda
  • Experimentos de óptica com controle térmico

Enunciado

A figura mostra um sistema usado em um laboratorio de fisica para demonstrar a difracao de luz por uma fenda. A luz de um laser de comprimento de onda lambda passa por uma fenda de largura d, formada pelo espaco entre as extremidades de duas barras de comprimento L. A outra extremidade de cada barra e mantida fixa. Depois de passar pela fenda, a luz incide em uma tela distante, na qual e observado um padrao de difracao formado por regioes claras e escuras.

a) Dado que na tela sao observados exatamente 3 minimos de intensidade luminosa em cada lado do maximo central de intensidade, determine o intervalo de valores da largura d da fenda que sao compativeis com essa observacao.

b) A temperatura do laboratorio normalmente e mantida em 24,0 graus C por um aparelho de ar condicionado. Em um dia no qual o experimento foi realizado com o aparelho de ar condicionado desligado, observou-se na tela apenas 1 minimo de intensidade luminosa em cada lado do maximo central de intensidade, o que foi atribuido a dilatacao termica das barras. Sabendo que o coeficiente de dilatacao linear das barras e alfa, determine o intervalo de temperaturas do laboratorio, no dia em que o aparelho de ar condicionado foi desligado, que sao compativeis com essa observacao.

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Perguntas frequentes

Como calcular a posição dos mínimos de intensidade na difração em fenda única?

A posição angular θ dos mínimos é dada por d senθ = mλ, onde d é a largura da fenda, λ o comprimento de onda e m um número inteiro positivo (m = 1, 2, 3...). O primeiro mínimo ocorre quando d senθ = λ.

Qual a diferença entre difração e interferência?

Difração é o desvio da luz ao contornar obstáculos ou passar por aberturas, causado pela superposição de ondas secundárias. Interferência é a superposição de ondas coerentes de fontes distintas, formando padrões de reforço e cancelamento.

Como a dilatação térmica pode afetar um experimento de difração?

A dilatação térmica altera as dimensões dos componentes do experimento, como a largura da fenda. Se a temperatura varia, a largura d muda, alterando o padrão de difração observado (número e posição dos mínimos).

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