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Difracção Básico

Publicado em 04/12/2009 

Ficha de Aprendizagem

Síntese

Introdução ao conceito de difracção, no seguimento do tópico Interferência. Distinção entre os fenómenos de interferência e de difracção, através do estudo de vários padrões de difracção, associados a diferentes situações. E apresentação da formação dos máximos e mínimos num processo da difracção.

Palavras-chave
  • Difracção
  • Rede de difracção
  • Interferência
  • Resolução da rede
Objectivos de aprendizagem

A aprendizagem neste tópico envolve os seguintes objectivos:

  • Caracterizar um padrão de difracção;
  • Distinguir os fenómenos interferência e difracção;
  • Saber determinar a intensidade das manchas do padrão de difracção;
  • Identificar os fenómenos associados a uma rede de difracção;
Pré-requisitos

Os seguintes conhecimentos são essenciais para a compreensão deste tópico:

Difracção através de uma fenda

Padrão de difracção

Fig. 1 - Padrão de difracção.

O fenómeno da difracção é distinto do fenómeno da interferência. Neste caso, se considerarmos uma fenda ao invés de duas, a onda vai passar e, como vimos, vai espalhar-se por todo o espaço e não apenas no espaço de largura que corresponde ao tamanho da abertura da fenda.

Contudo, este fenómeno acontece não só para a luz como também, por exemplo, para ondas sonoras. Acontece que, para a luz, se colocarmos um alvo após a fenda é visível um padrão semelhante ao da interferência. Este padrão consiste num máximo central de maior intensidade que é seguido por máximos menos intensos intercalados por mínimos onde não é possível observar luz.

Chama-se a isto um padrão de difracção, que se apresenta na figura 1.

O que pode explicar um padrão de difracção?

No caso da interferência com duas fendas assumimos que cada fenda se comportava como uma fonte emissora de luz. Para o fenómeno de difracção vamos admitir que temos apenas uma fenda, de tamanho da ordem de grandeza do comprimento de onda da onda incidente.

ScreenShot da Aplicação
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Para abordar este problema, divide-se a fenda em pequenos intervalos. Consequentemente, pelo Princípio de Huygens, cada um deles constitui uma fonte emissora de luz. Vamos considerar a figura 2 que representa geometricamente a situação descrita.

Representação geométrica da difracção com uma fenda

Fig. 2 - Representação geométrica da difracção com uma fenda.

Se o tamanho da fenda for a, então vamos verificar as diferenças na distância que cada uma das ondas percorre. Assim, a que se encontra assinalada como I, percorre uma maior distância que a II e assim sucessivamente, relativamente a um alvo paralelo à fenda. Observando a figura 2, verifica-se que a diferença entre as distâncias percorridas relativamente aos raios de luz que se encontram a um distância a/2 é (a/2) sen θ. Suponhamos que esta distância corresponde a metade do comprimento de onda (λ). Assim,

Equação 1

Se em vez de dividirmos a fenda em duas partes, dividirmos em quatro, obtemos, através de um raciocínio semelhante ao aplicado anteriormente,

Equação 2

Podemos, assim, dividir em mais partes obtendo, de uma forma geral

Equação 3

com m = ± 1, 2, 3,...

Esta é a condição para haver interferência destrutiva.

Assim, para estes ângulos temos intensidade zero no padrão de difracção que corresponde às zonas escuras que se observam.

Autor e Créditos

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Referências Bibliográficas

  • [1] Serway, R. A., Jewett, J. W., Physics for Scientists and Engineers, Thomson Learning, Belmont, 2004.
 

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