Relatório VI Difração de Luz

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL IV
DIFRAÇÃO DE LUZ – ESPESSURA DE UM FIO DE CABELO
PROFESSOR: Dionísio Carlos
DISCIPLINA: Física Elétrica, Ondas e Óptica
ALUNA: Tamires Ferreira Miranda de Souza
TURMA: GLI2AN-ESA
Belo Horizonte
Novembro/2015
Difração de Luz – Espessura de um fio de cabelo
Resumo
Partindo do Princípio de Huygens, podemos explicar outro fenômeno ondulatório, a difração.
O fenômeno chamado difração é o encurvamento sofrido pelos raios de onda quando esta encontra obstáculos à propagação.
Pode-se ver a difração da luz, por exemplo, olhando-se para uma fonte luminosa distante, como um anúncio de néon através da fenda formada entre dois dedos, ou observando a luz que escoa pelo tecido de um guarda-chuva.
Imagine a situação em que uma onda se propaga em um meio, até onde encontra uma fenda posta em uma barreira. Este fenômeno prova que os raios de onda não são retilíneos, já que a parte que atinge a barreira é refletida, enquanto os raios que atingem a fenda passam por ela, mas nem todas continuam retas.
Se esta propagação acontecesse em linha reta, os raios continuariam retos, e a propagação depois da fenda seria uma faixa delimitada pela largura da fenda. No entanto, há um desvio nas bordas e este desvio é proporcional ao tamanho da fenda. 
No caso do laser interceptado pelo fio de cabelo, a difração dá origem a dois feixes de laser difratados - o que passa à esquerda e o que passa à direita do fio de cabelo - e esses feixes interferem um no outro.
Assim, os padrões de claro e escuro típicos da difração podem ser também interpretados como efeitos da interferência.
Os efeitos da difração da luz foram primeiramente analisados e descritos pelo cientista italiano Francesco Maria Grimaldi e foram publicados postumamente em 1665.
Surgiram, no século XVII, dois pensamentos científicos distintos: a teoria corpuscular da luz, defendida por Isaac Newton; e a teoria ondulatória da luz, defendida por Christian Huygens.
Introdução
O experimento foi realizado na residência da aluna Tamires Miranda, discente da disciplina de Física Eletricidade, Ondas e Ópticas, ministrada pelo Professor Doutor Dionísio Carlos no Centro Universitário de Belo Horizonte, o UniBH.
Tem como objetivo abordar o tema Difração da Luz, e foram utilizados materiais facilmente encontrados em casa para calcular a espessura de um fio de cabelo.
Metodologia
Um laser com comprimento de onda conhecido
Um fio de cabelo
Uma fita métrica
Uma fita adesiva
Papelão
Folha de papel A4 em branco
Uma lapiseira
Resultados
O papelão foi adaptado como suporte: foi feito um quadrado onde o fio foi colado com fita adesiva, passando pela parte central.
 Posicionados a 1 m de distancia da parede e colocando a folha A4 na região onde o laser seria projeto – para que pudesse ser registrado os padrões de difração, o suporte foi colocado no criado mudo para melhor apoio.
Com as luzes apagadas, o laser foi aceso e lançado diretamente no fio de cabelo preso ao suporte. Os padrões de difração expostos na folha de papel A4 foram representados, a lapiseira.
O comprimento de onda do laser usado no experimento é λ = 650nm (650.10-9m) e os padrões de difração de onda encontrados no experimento foram Δx = 5mm (5.10-3m).
Discussão
Analisando os resultados obtidos no experimento:
λ = 650nm (650.10-9m) (comprimento de onda do laser)
Δx = 5mm (5.10-3m) (padrão de difração de luz do fio)
L = 1m (distância entre o fio e a parede)
A fórmula matemática que nos ajuda a encontrar a espessura do fio é a seguinte:
λ = ҽ . Δx / L logo ҽ = λ . L / Δx
onde o ҽ é o valor as espessura do fio.
Assim, temos que: 
ҽ = (650.10-9m) . (1m) / (5.10-3m) » ҽ = 0,000130m = 1,30.10-4m
A espessura do fio usado no experimento é de 1,30.10-4m.
Conclusão
O fenômeno que dá origem ao surgimento das regiões luminosas e escuras sobre a folha de papel é conhecido como difração. A difração é um fenômeno que ocorre quando uma onda passa por um orifício ou contorna um objeto cuja dimensão é da mesma ordem de grandeza de seu comprimento de onda.
No caso do laser interceptado pelo fio de cabelo, a difração dá origem a dois feixes de laser difratados (o que passa à esquerda e o que passa à direita do fio de cabelo) e esses feixes interferem um no outro.
Assim, os padrões de claro e escuro típicos da difração podem ser também interpretados como efeitos da interferência. Quando o laser incide sobre o fio de cabelo ele é difratado tal como se estivesse incidindo sobre uma fenda de uma placa opaca com abertura igual à espessura do fio de cabelo.
Essa propriedade dos movimentos ondulatórios foi estudada no ano de 1803, pelo médico, físico e cientista inglês Thomas Young, o qual se tornou muito famoso por ter conseguido obter interferência com a luz. Durante um experimento, Young demonstrou que a luz é um movimento ondulatório e que também sofre difração ao passar por um pequeno orifício.
Assim como a luz consegue contornar o fio e se expressar na parede, imagine a seguinte situação exemplo: duas pessoas separadas por uma parede. Sabendo que a difração ocorre com os fenômenos ondulatórios podemos prever que é possível as duas pessoas dialogarem perfeitamente, pois as ondas sonoras contornam o obstáculo e chegam aos ouvidos da outra pessoa.
Referências
FÍSICA, SÓ. Ondulatória – Difração de Ondas. Disponível em: http: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/difracao.php. Acesso em: 20 nov. 2015. (Usado como referencial teórico.)
BONJORNO, J. R., BONJORNO, R. A., BONJORNO, V., RAMOS, C. M. Física Fundamental – Volume Único. FTD, São Paulo. Cap. 8 (334-388). (Usado como referencial teórico.)
ANEXOS
Medindo a distância entre o fio e a parede.
Materiais usados no experimento.
Padrões de difração de luz.
Luz do laser passando pelo fio e difratando na parede.