3: Interferência
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- Nov 1, 2022
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A indicação mais certa de uma onda é a interferência. Essa característica de onda é mais proeminente quando a onda interage com um objeto que não é grande em comparação com o comprimento de onda. A interferência é observada em ondas de água, ondas sonoras, ondas de luz e, de fato, em todos os tipos de ondas.
- 3.1: Prelúdio à interferência
- Se você já olhou para os vermelhos, azuis e verdes em uma bolha de sabão iluminada pelo sol e se perguntou como a água com sabão cor de palha poderia produzi-los, você se deparou com um dos muitos fenômenos que só podem ser explicados pelo caráter ondulatório da luz. O mesmo vale para as cores vistas em uma mancha de óleo ou na luz refletida em um DVD. Esses e outros fenômenos interessantes não podem ser totalmente explicados pela óptica geométrica. Nesses casos, a luz interage com objetos e exibe características de onda.
- 3.2: Interferência de fenda dupla 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. Quando a luz passa por fendas estreitas, as fendas agem como fontes de ondas coerentes e a luz se espalha como ondas semicirculares. A interferência construtiva pura ocorre quando as ondas são de crista a crista ou de vale a vale. A interferência destrutiva pura ocorre onde eles são de crista a vale.
- 3.3: Matemática da interferência
- Na difração de dupla fenda, a interferência construtiva ocorre quando d sin θ = mλ (para m=0, ±1, ±2, ±3...), onde d é a distância entre as fendas, θ é o ângulo em relação à direção do incidente e m é a ordem da interferência. A interferência destrutiva ocorre quandod sin θ=(m+12)λ, para m = 0, ±1, ±2, ±3,...
- 3.4: Interferência de múltiplas fendas
- Analisar a interferência da luz passando por duas fendas apresenta a estrutura teórica da interferência e nos dá uma visão histórica dos experimentos de Thomas Young. Grande parte da aplicação moderna de interferência de fenda usa não apenas duas fendas, mas muitas, aproximando-se do infinito para fins práticos. Começamos a análise da interferência de fendas múltiplas pegando os resultados de nossa análise da fenda dupla (N = 2) e estendendo-a para configurações com números de fendas.
- 3.5: Interferência em filmes finos
- Quando a luz reflete de um meio com um índice de refração maior do que o do meio no qual está viajando, ocorre uma mudança de fase de 180° (ou uma mudança λ/2). A interferência de película fina ocorre entre a luz refletida das superfícies superior e inferior de um filme. Além da diferença de comprimento do caminho, pode haver uma mudança de fase.
- 3.6: O interferômetro Michelson
- O interferômetro Michelson (inventado pelo físico americano Albert A. Michelson, 1852-1931) é um instrumento de precisão que produz franjas de interferência dividindo um feixe de luz em duas partes e depois recombinando-as depois de terem percorrido diferentes caminhos ópticos.