27: Óptica ondulatória
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- 27.2: Princípio de Huygens - Difração
- Uma técnica precisa para determinar como e onde as ondas se propagam é dada pelo princípio de Huygens: cada ponto em uma frente de onda é uma fonte de ondas que se espalham na direção para frente na mesma velocidade da própria onda. A nova frente de onda é uma linha tangente a todas as ondas. A difração é a flexão de uma onda ao redor das bordas de uma abertura ou outro obstáculo.
- 27.3: Experiência de dupla fenda de Young
- O experimento de dupla fenda de Young deu uma prova definitiva do caráter ondulatório da luz. Um padrão de interferência é obtido pela superposição da luz de duas fendas. Há interferência construtiva e destrutiva, dependendo do ângulo da sondagem.
- 27.4: Difração de fenda múltipla
- Uma grade de difração é uma grande coleção de fendas paralelas uniformemente espaçadas que produz um padrão de interferência semelhante, mas mais nítido, do que o de uma fenda dupla. Há interferência construtiva para uma grade de difração quando\(d\sin{\theta} = m \lambda \left( for m = 0,1,-1,2,-2,...\right)\), onde\(d\) está a distância entre as fendas na grade,\(\lambda\) é o comprimento de onda da luz e\(m\) é a ordem do máximo.
- 27.5: Difração de fenda única
- Uma única fenda produz um padrão de interferência caracterizado por um amplo máximo central com máximos mais estreitos e mais escuros nas laterais. Há interferência destrutiva para uma única fenda quando\(D \sin{\theta} = m \lambda,~ \left(for~m = 1, -1, 2, -2, 3, ...\right)\) onde\(D\) está a largura da fenda,\(\lambda\) é o comprimento de onda da luz,\(\theta\) é o ângulo em relação à direção original da luz e\(m\) é a ordem do mínimo. Observe que não há um\(m = 0\) mínimo.
- 27.6: Limites de resolução - O critério de Rayleigh
- A difração limita a resolução. Para uma abertura circular, lente ou espelho, o critério de Rayleigh afirma que duas imagens só podem ser resolvidas quando o centro do padrão de difração de uma está diretamente sobre o primeiro mínimo do padrão de difração da outra. Isso ocorre para objetos de dois pontos separados pelo ângulo\(\theta = 1.22 \frac{\lambda}{D}\), onde\(\lambda\) é o comprimento de onda da luz (ou outra radiação eletromagnética) e\(D\) é o diâmetro da abertura, lente, espelho, etc
- 27.7: Interferência de filme fino
- As cores brilhantes vistas em uma mancha de óleo flutuando na água ou em uma bolha de sabão iluminada pelo sol são causadas por interferência. As cores mais brilhantes são aquelas que interferem de forma construtiva. Essa interferência ocorre entre a luz refletida de diferentes superfícies de um filme fino; esse efeito é conhecido como interferência de filme fino. Os efeitos de interferência são mais proeminentes quando a luz interage com algo que tem um tamanho semelhante ao seu comprimento de onda. Uma película fina é aquela que tem uma espessura menor do que algumas vezes o comprimento de onda
- 27.8: Polarização
- A polarização é o atributo de que as oscilações de uma onda têm uma direção definida em relação à direção de propagação da onda. (Esse não é o mesmo tipo de polarização discutido para a separação de cargas.) Diz-se que as ondas com essa direção são polarizadas. Para uma onda EM, definimos a direção da polarização como sendo a direção paralela ao campo elétrico. Assim, podemos pensar nas setas do campo elétrico como mostrando a direção da polarização.
- 27.9: Microscopia aprimorada pelas características de onda da luz
- A pesquisa em física sustenta o avanço dos desenvolvimentos em microscopia. À medida que adquirimos conhecimento da natureza ondulatória das ondas eletromagnéticas e dos métodos para analisar e interpretar sinais, novos microscópios que nos permitem “ver” mais estão sendo desenvolvidos. É a evolução e a nova geração de microscópios que são descritas nesta seção.
Miniatura: A óptica física é usada para explicar efeitos como difração; esta foto mostra a difração de um único orifício. (CC-SA-BY-3.0; Uísque).