Questão 26 - UFRGS 2022

 26. Na figura abaixo, está representado um experimento de interferência em fenda dupla.

Um feixe de laser incide sobre duas fendas separadas por d = 0,16 mm. Em uma tela, colocada a uma distância L = 5,0 m das fendas, um padrão de interferência é formado, apresentando máximos separados por h = 2 cm. Na figura, os máximos aparecem como linhas tracejadas. Com esses dados, assinale a alternativa que apresenta o comprimento de onda do laser incidente. 

Dado: para ângulos α muito pequenos, pode-se usar a aproximação sen α ≈ tan α. 

(A) 320 nm. 

(B) 360 nm. 

(C) 580 nm. 

(D) 640 nm. 

(E) 1280 nm.

Resolução:

Quando uma frente de onda passa por duas fendas nascem duas novas frentes de onda que ao se encontrarem em um anteparo irão sofrer interferência. 

Na figura acima vemos que a diferença de caminho Δr, esta implica em uma interferência que poderá ser construtiva ou destrutiva ( construtiva e houver números inteiros de comprimento de ondas e destrutiva se houver número semi-inteiro de comprimentos de onda dentro da diferença de caminho).

Analisando o triângulo interno, vemos que o cateto oposto é a diferença de caminho e a distância entre as fendas é a hipotenusa.  Assim, o seno do ângulo theta é  razão entre a diferença de camino e da distância entre as festas.

Vemos também que pelo triângulo grande, ele é formado pela distância entre o anteparo e as fendas e a distância entre o máximo principal da onda e o primeiro máximo.

O cateto oposto é dado pela distância entre as cristas e distância entre o anteparo e as fendas identifica o cateto adjascente, por isso a tangente do ângulo é dada pela razão entre Δy e L.

Como a distância entre as fendas é muito menor que a distância as fendas e o anteparo, o ângulo é próximo de zero. Assim, para 

Igualando os dois lados da equação e substituindo 

Logo, para o primeiro máximo que identificam a interferência construtiva:

Resposta:

Item (D)

Se você gostou desta publicação, contribua com o projeto Coisas de Físico com um PIX em qualquer valor para o telefone 51998037236. 

UFRGS - 2020 - Questão 22

 Na figura abaixo, a onda 1 consiste em um pulso retangular que se propaga horizontalmente para a direita. As ondas 2, 3 e 4 são ondas semelhantes que se propagam para a esquerda ao longo dessa mesma direção. 

As figuras abaixo representam interferências que ocorrem quando a onda 1 passa por cada uma das outras ondas.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. As formas de ondas X, Y e Z resultam, respectivamente, da superposição da onda 1 com as ondas ........ , ........ e ........ . 

(A) 2 - 3 - 4 

(B) 2 - 4 - 3 

(C) 3 - 2 - 4 

(D) 3 - 4 - 2 

(E) 4 - 2 - 3

Resolução:

    O fenômeno de interferência ocorre quando o encontro de duas ondas, ou pulsos, dependendo da forma que o encontro ocorre pode acontecer interferência construtiva (parcial ou total) ou totalmente destrutiva.
    Quando o encontro ocorre com mesma fase, as amplitudes se somam e por isso chamamos de interferência construtiva, o resultado é o aumento da amplitude da onda.

   Quando o encontro ocorre com as fases completamente opostas as amplitudes se subtraem e se aniquilam formando uma interferência completamente destrutiva.

   Por outro ado a interferênci pode ser parcialmente destrutiva, dependendo do encontro das ondas.

   As superposições sugeridas no problema são as seguintes:

   O pulso número 1 ao encontrar o pulso 2, têm características totalmente opostas, porem com intensidades levemente diferentes. O pulso 1, possui amplitude de intensidade de 2 unidades para cima, enquanto o pulso 2 possui no mesmo intervalo intensidade de 1 unidade para baixo, assim, a "subtração" dessas intensidades gerará uma amplitude resultante de 1 intensidade para cima, o que acontece analogamente com o segundo intervalo de tempo. Isso significa que a amplitude do pulso resultante DURANTE O ENCONTRO gera uma figura assemelhada a um degrau como mostra abaixo.

O encontro do pulso 1 com o pulso 3, por outro lado ocorre de forma totalmente destrutiva, pois os pulsos tem mesma intensidade e fase oposta, ou seja, onde há duas unidades para cima no pulso 1, há duas unidades para baixo no pulso 3. Logo o pulso resultante momentaneamente desaparece conforme a figura

Ainda do encontro dos pulsos 1 e 4, vemos que as intensidades tem mesma fase no momento do encontro, isso significa que gera uma intereferência construtiva que soma as intensidades da amplitude de cada pulso, assim, o pulso resultante no momento da interferência tem inteisdade de 4 unidades para cima no segundo intervalo e 2 unidades para baixo no terceiro intervalo.

Resumindo:

Os pulsos de interferência gerado em cada encontro será:

X: interferência totalmente destrutiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 3;

Y: interferência parcialmente destrutiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 2;

Z: interferência totalmente construtiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 4;

X - 3, Y - 2, Z - 4

Se você gostou desta explicação, me apoie com qualquer valor em PIX para a chave (telefone) 51998037236 e ajude a produzir mais conteúdos.

Resposta: 

Item (C)

UFRGS - 2020 - Questão 20

Um bonito efeito de cor pode ser observado quando a luz solar incide sobre finas películas de óleo ou água. 

Ocorre que, quando um feixe de luz incide sobre a película, ele sofre duas reflexões, uma na superfície anterior e outra na superfície posterior. Assim, esses raios de luz refletidos percorrem diferentes caminhos, e sua superposição resulta em reforço de alguns comprimentos de onda e aniquilação de outros, dando origem às cores observadas. 

O fenômeno responsável por esse efeito é a 

(A) difração. 

(B) interferência. 

(C) polarização. 

(D) reflexão total. 

(E) refração.

Resolução:

O fenômeno descrito na questão está ilustrado na figura acima. 

A película de óleo é um meio com índice de refração diferente do índice de refração do ar, logo ao penetrar na película de óleo a luz sofre alteração em sua velocidade. Com isso ela sofre também reflexão em dois lugares, a primeira ao atingir a superfície da película e a segunda ao atingir parte inferior da película, assim ela percorre dois caminhos diferentes podendo causar interferência construtiva ou destrutiva conforme o encontro das ondas refletidas em cada parte. 

Como a incidência da luz não é constante as interferências também é variável e por isso gera uma variedade de cores, fenômeno chamado de furta-cor.

Assim é a interferência o fenômeno responsável pela formação do arco-íris nesta situações.

Se você gostou desta minha dedução e da explicação, me apoie com qualquer valor em PIX para a a chave (telefone) 51998037236.

Resposta:
Item (B): interferência.

UFRGS - 2018 - Questão 22

A figura I, abaixo, representa esquematicamente o experimento de Young. A luz emitida pela fonte F, ao passar por dois orifícios, dá origem a duas fontes de luz F1 e F2, idênticas, produzindo um padrão de interferência no anteparo A.
São franjas de interferência, compostas de faixas claras e escuras, decorrentes da superposição de ondas que chegam no anteparo. A figura II, abaixo, representa dois raios de luz que atingem o anteparo no ponto P. A onda oriunda do orifício F1 percorre uma distância maior que a onda proveniente do orifício F2. A diferença entre as duas distâncias é ΔL.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número ........ de comprimentos de onda. No ponto central O, forma-se uma franja ........ decorrente da interferência ........ das ondas.
(A) inteiro − escura − destrutiva
(B) inteiro − escura − construtiva
(C) inteiro − clara − construtiva
(D) semi-inteiro − escura − destrutiva
(E) semi-inteiro − clara − construtiva

Resolução:

Ao correr uma franja escura no ponto P, significa que houve ali uma interferência destrutiva que naquele ponto os máximos de intensidade estão com fases opostas e para que isso ocorra deve haver um número semi-inteiro de comprimentos de onda na diferença de caminhos.
No ponto O o que ocorre é um encontro de cristas ou vales exatamente em fase o que significa que aí haverá uma interferência construtiva formando uma franja clara, logo,

Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número SEMI-INTEIRO de comprimentos de onda. No ponto central O, forma-se uma franja CLARA decorrente da interferência CONSTRUTIVA das ondas.

Resposta:
 Item (E)

Se você gostou desta publicação me ajude a produzir mais publicações. apoie-me: Campanha Coisas de Físico: https://apoia.se/10213499416137348