Roteiro de Estudos Difração e Interferência de Luz

Estudar o comportamento ondulatório da luz.•Estudar o fenômeno da difração utilizando um laser e fen-das de diferentes aberturas.•Verificar os padrões de interferência e difração produzidospor fendas duplas.4.2. Material UtilizadoBanco óptico, fonte de laser, base para o disco graduado, supor-tes para o banco óptico, anteparo, régua, lâmina com diferen-tes aberturas para difração (“Diffraction Plate”), fotômetroe acessório posicionador milimétrico.4.3. Bibliografia“Física”, F. Sears, M. W. Zemansky e H. D. Young; 2a Ed. Edit.LTC Ltda, Rio de Janeiro (1983), Vol. 4, Cap. 41.“Física”, P. Tipler, Edit. LTC Ltda, Rio de Janeiro, Vol. 2: 4aEd. Cap.35; 5a e 6a Ed. Cap. 33.“Fundamentos de Física”, D. Halliday e R. Resnick, Edit. LTCLtda, Rio de Janeiro, Vol. 4: 6a Ed. Cap.36 e 37; 8a Ed.Cap.35 e 36.4.4. Roterio de Estudos1. O que diz o princípio de Huygens?31

Física Experimental IIReprodução Proibida32Cap. 4: Difração e Interferência da LuzBanco Optico Graduadofonte de lasersuportedifraçaolamina deDanteparofeixe de luzdifratadoparedeFigura 4.1:Difração e Interferência.Mon-tagem básica para o estudo da Difração e da Inter-ferência. Esta mesma montagem deve ser usadapara as fendasA,B,C,D,EeF. As medidas do es-palhamento da luz deve ser feito em um anteparo,por exemplo a parede, cuja distânciaDdeve sermedida.2. Explique o que é interferência.3. O que são as franjas de interferência?4. Com base na ótica física, qual é a equação para a posi-ção dos mínimos de interferência com relação ao máximoprincipal?5. Qual é a previsão teórica para o espaçamento entre as fran-jas?6. Explique o que é difração.7. Com base na ótica física, qual é a equação para a posiçãodos mínimos na figura de difração? E para os máximos?8. Qual é a equação que relaciona a intensidade da luz difra-tada em função do ânguloθ.9. Cite três situações do cotidiano onde os fenômenos estuda-dos estão envolvidos e são relevantes.4.5. Procedimento Experimental4.5.1. Difração de Fenda ÚnicaTabela 4.1:Difração.Anote o número da lâ-mina de fendas utilizada:•Monte o equipamento conforme a figura 4.1.•Anote o número da lâmina de fendas utilizada na tabela 4.1.•Verifique o posicionamento do banco óptico em relação aoanteparo; eles devem estar perpendiculares entre si. O su-porte com a lâmina de fendas deve estar a aproximada-mente1 mdo anteparo, onde deve ser colada uma folha depapel.•Meça a distância entre o anteparo e a lâmina de fendas.Anote este valor na tabela 4.2.Tabela 4.2:Difração.Anote a distância entre oanteparo e a lâmina de fendas.D=•Ligue o laser.Cuidando para que o feixe não atinja o olho das pes-soas.

Física Experimental IIReprodução Proibida4.5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL33MínimoFenda ÚnicaFenda DuplaA B C D E FL= 0,04 mmL= 0,08 mmL= 0,16 mmL= 0,04 mmL= 0,04 mmL= 0,08 mmS= 0,125 mmS= 0,250 mmS= 0,250 mm12345Tabela 4.3: A partir da figura observada no an-teparo pode-se perceber que para caracterizá-labasta inicialmente medir as distâncias dos míni-mos de intensidade. Por causa da simetria é maissimples medir a distância entre os mínimos decada lado do máximo central, fendasA,BeC. Já asfendas duplasD,EeFtem figuras parecidas comas precedentes mas existêm mais mínimos, locali-zando a região central também procede-se com amedida da distância entre os mínimos para cadalado. Perceba queLrepresenta aqui a largura dafenda enquanto queSrepresenta a separação en-tre as fendas.•Posicione a lâmina de fendas, alinhando a fenda padrãoA(uma fenda de largura nominal0,04 mm) de forma que ofeixe de luz atravesse essa fenda e produza uma figura dedifração no anteparo.•Coloque no anteparo (parede) uma folha de papel, alinhando-a em relação ao padrão de difração.•Inicialmente, identifique a posição central do máximo maisintenso.•Marque sobre a folha as posições dos mínimos, tanto à di-reita quanto à esquerda do máximo mais intenso. Esbocea figura observada na figura 4.3.•Meça a distância2y: entre os dois primeiros mínimos; entreos dois segundos mínimos; e assim por diante, anotando natabela 4.3.•Repita a operação para as fendasBeC, sem mudar a dis-tância da lâmina de fendas ao anteparo.•Esboce as figuras observadas, as posições de mínimos nafolha de papel, na figura 4.3. Compare-as.•Responda as questões da Análise de Resultados.4.5.2. Interferência em Fenda Dupla•Utilize a configuração da figura 4.1 (não posicione a lâminade fendas ainda).•Posicione o suporte a aproximadamente1 mdo anteparo.•Verifique o posicionamento do banco óptico em relação aoanteparo: eles devem estar perpendiculares entre si.•Ligue o laser.•Posicione no suporte a lâmina de fendas, alinhando o pa-drãoD(duas fendas de largura nominal0,04 mme separa-das por0,125 mm) com o feixe de luz.

Física Experimental IIReprodução Proibida34Cap. 4: Difração e Interferência da LuzBanco Optico Graduadofonte de lasersuportedifraçaolamina deDfeixe de luz difratadodo detectorsuporteFigura 4.2:Difração de Fenda Única.Mon-tagem experimental para a determinação da ex-pressão matemática da intensidade como funçãodo ângulo de espalhamento da luz difratada poruma fenda única na direção transversal ao eixoótico do experimento.•Olhando para o anteparo, verifique os padrões de interfe-rência.•Coloque no anteparo uma folha de papel, alinhando-a emrelação ao padrão de interferência.•Inicialmente, identifique os máximos (central e adjacentes)e mínimos produzidos sobre a folha.•Marque sobre a folha as posições dos mínimos devido àinterferência, tanto à direita quanto à esquerda do máximomais intenso. Esboce a figura observada na figura 4.3.•Meça a distância2y: entre os dois primeiros mínimos; entreos dois segundos mínimos; e assim por diante, anotando natabela 4.3.•Meça a distância entre o anteparo e a lâmina de fendas.Anote este valor na tabela 4.4.Tabela 4.4:Interferência.A distância entre oanteparo e a lâmina de fendas.D=•Repita o mesmo procedimento para os padrõesEeF.•Responda as questões da Análise de Resultados.4.5.3. Intensidade da Luz Difratada de Fenda Única•Monte o equipamento conforme a figura 4.2 (não posicionea lâmina de fendas ainda).•Verifique se o sensor com a fibra ótica está centralizado (ob-serve a escala na parte posterior do sensor; posição médiado posicionador é25 mmna escala) sobre o banco óptico,de forma que durante a experiência seja possível deslocá-laigualmente tanto para a direita quanto para a esquerda.ABCDEFFigura 4.3:Difração e Interferência.Deposse do papel utilizado para marcar as posiçõesdos mínimos de intensidade obtidos nas fendasA,B,C,D,EeF, recopie tentando manter aproxi-madamente o meio do máximo central na mesmaposição para facilitar a comparação

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