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2ª Lista de Exercicios Unidade 2: Interferência de Ondas 1. O comprimento de onda da luz amarela do sódio no ar é de 589nm. (a) Qual é a frequência da luz? (b) Qual é o comprimento de onda da luz em um vidro com índice de refração de 1,52? (c) Use os resultados dos itens (a) e (b) para calcular a velocidade da luz no vidro. 2. Na Figura, a onda luminosa de 620nm representada pelo raio r1 é refletida uma vez em um espelho, enquanto a onda representada pelo raio r2 é refletida duas vezes nesse espelho e uma vez em um pequeno espelho situado a uma distância L do espelho principal. (Despreze a pequena inclinação dos raios). As ondas estão incialmente em oposição de fase. Determine (a) o menor; (b) o segundo menor e (c) o terceiro menor valor de L para que as ondas finais estejam exatamente em fase. (d) Se inicialmente agora, as ondas estavam em fase, determine o menor valor para que as ondas voltem em oposição de fase. (e) Determine qual deve ser o acréscimo de L a partir do valor calculado anteriormente para que as ondas finais fiquem novamente em oposição de fase. 3. Na figura ao lado, suponha que as duas ondas luminosas de 620nm, têm inicialmente uma diferença de fase de π rad. Os índices de refração dos materiais são n1=1,45 e n2=1,65. Determine (a) o menor e (b) o segundo menor valor de L para que as duas ondas estejam exatamente em fase depois de atravessar os dois materiais. 4. Duas ondas luminosas no ar, de comprimento de onda 600nm, estão inicialmente em fase. As ondas passam por camadas de plásticos como da figura abaixo, com L1=4μm, L2=3,5μm, n1=1,40 e n2=1,60. (a) Qual é a diferença de fase, em comprimentos de onda, quando as ondas saem dos dois blocos? (b) Se as ondas são superpostas em uma tela com a mesma amplitude, a interferência é totalmente construtiva, totalmente destrutiva, mais próxima de construtiva ou mais próxima de destrutiva? 5. Na figura ao lado, duas fontes pontuais de radiofrequencia S1 e S2, separadas por uma distância d=2m, estão irradiando em fase com λ=0,5m. Um detector descreve uma longa trajetória circular em torno das fontes, em um plano que passa por elas. Quantos máximos são detectados? 6. Um sistema de dupla fenda produz franjas de interferência para a luz no sódio (λ=589nm) com uma separação angular de 3,5x10-3 rad. (a) Para que comprimento de onda a separação angular é 10,0% maior? (b) Se duas franjas de interferência estão separadas por 0,20º, qual é a separação destas franjas quando o sistema é imerso em água (n=1,33)? 7. Na Figura ao lado, as fontes A e B emitem ondas de rádio de longo alcance com um comprimento de onda de 400m, com a fase da emissão da fonte A adiantada de 90º em relação a fase da fonte B. A diferença entre a distância ra da fonte A ao detector D e a distância rb da fonte B ao detector D é de 100m. Qual é a diferença de fase entre as ondas no ponto D? 8. Na figura, duas fontes pontuais isotrópicas, S1 e S2, estão sobre o eixo y, separadas por uma distância de 2,7um, e emitem em fase com um comprimento de ondas de 900nm. Um detector de luz é colocado no ponto P, situado sobre o eixo x, a uma distância xP da origem. Qual é o maior valor de xP para o qual a luz detectada é mínima devido a interferência destrutiva? 9. Duas fontes pontuais isotrópicas S1 e S2 emitem em fase com comprimento de onda λ e mesma amplitude. As fontes, separadas por uma distância 2d=6λ, estão sobre uma tela paralela ao eixo x. O eixo x está uma tela de observação situada a uma distância D=20λ da fontes, com a origem equidistante das fontes.A figura mostra dois raios chegando ao ponto P da tela, na posição xP. (a) Para que valor de xP, os raios apresentam a menor diferença de fase posssivel? (b) Para que múltiplo de λ a diferença de fase é a menor possível? (c) Para que valor de xP, os raios apresentam a maior diferença de fase possível? (d) Para que múltiplo de λ, a diferença de fase é a maior possível? (e) Qual a diferença de fase para xp=6λ? (f) Para xp=6λ, a intensidade da luz no ponto P é máxima, mínima, mais próxima da máxima ou mais próxima da mínima? 10. Tres ondas eletromagnéticas passam por um certo ponto P situado sobre o eixo x. As ondas estão polarizadas paralelamente ao eixo y, e as amplitudes dos campos elétricos são dadas pelas funções a seguir. Determine a onda resultante no ponto P. E1=(10µV/m)sen[(2x1014 rad/s)t], E2=(5µV/m)sen[(2x1014 rad/s)t+45º], E3=(5µV/m)sen[(2x1014 rad/s)t-45º] 11. Some as funções y1=10sent(ωt), y2=15sen(ωt+30º) e y3=5sen(ωt-45º) usando o método dos fasores. 12. Os diamantes de imitação de bijuteria são feito de vidro com índice de refração 1,5. Para que reflitam melhor a luz, costuma-se revestí-los com uma camada de monóxido de silício (SiO) de índice de refração 2,00. Determine a menor espessura da camada SiO para que uma onda de comprimento de onda 560nm e incidência perpendicular sofra interferência construtiva ao ser refletida pelas duas superfícies da camada. 13. Deseja-se revestir uma placa de vidro (n=1,5) com um filme de material transparente (n=1,25) para que a reflexão de uma luz com λ=600nm seja eliminada por inteferência. Qual é a menor espessura possível do filme? 14. Um filme fino de acetona (n=1,25) está sobre uma placa espessa de vidro (n=1,5). Um feixe de luz branca incide perpendicularmente ao filme. Nas reflexões, a interferência destrutiva total acontece para 600nm e a interferência construtiva total para 700nm. Determine a espessura do filme de acetona. 15. Uma película de sabão (n=1,4) com 600nm de espessura é iluminada perpendicularmente com luz branca. Para quantos comprimentos de onda diferentes na faixa de 300nm a 700nm a luz refletida apresenta (a) interferência construtiva total e (b) interferência destrutiva total? 16. Uma onda plana de luz monocromática incide normalmente em uma filme fino de óleo de espessura uniforme que cobre uma placa de vidro. É possível fazer variar continuamente o comprimento de onda da fonte luminosa. Uma interferência totalmente destrutiva da luz refletida é observada para comprimentos de onda 500 e 700nm e para nenhum outro comprimento de onda dentro desse intervalo. Se o índice de refração do óleo é 1,3 e do vidro é 1,5, determine a espessura do filme de óleo. 17. Duas placas retangulares de vidro (n=1,6) estão em contato em uma das extremidades e separadas na outra extremidade. Um feixe de luz com um comprimento de onda de 600nm incide perpendicularmente à placa superior. O ar entre as placas se comporta com um filme fino. Um observador que olha para baixo através da placa superior vê nove franjas escuras e oito franjas claras. Quantas franjas escuras são vista se a distância máxima entre as placas aumenta de 600nm? 18. Na figura anterior, um feixe de luz com um comprimento de onda de 620nm, incide perpendicularmente na placa superior de um par de placas de vidro que estão em contato na extremidade esquerda. Inicialmente, para um observador de cima, existe uma franja escura na extremidade esquerda, uma franja clara na extremidade direita e nove franjas escuras fora das extremidades. Quando as placas são aproximadas a uma taxa constante, a franja do lado direito muda de clara para escura a cada 15,0s. (a) A que taxa a distância entre as extremidades das placas na direita está variando? (b) Qual é o valor dessa variação no momento em que existem franjas escuras nas dias extremidades e cinco franjas escuras fora das extremidades? 19. Ainda na figura anterior, um observador que olha para baixo através da placa superior vê 4001 franjas escuras. Quando o ar entre as placas é removido, apenas 4000 franjas escuras são vistas. Use esses dados para calcular o índice de refração do ar com seis algarismos significativos. 20. Afigura ao lado, mostra uma lente com raio de curvatura R pousada em uma placa de vidro e iluminada de cima por uma luz de comprimento de onda λ. A figura também mostra a existência de franjas de interferência circulares (chamados anéis de Newton) associadas à espesssura variável d do filme de ar que existe entre a lente e a placa. Determine os raios r dos anéis que correspondem aos máximos de interferência, supondo que r/R << 1. 21. O elemento sódio pode emitir luz de dois comprimentos de onda λ1= 589,1nm e 589,59nm. A luz do sódio é usada em um interferômetro de Michelson, conforme figura ao lado. Qual deve ser o deslocamento de espelho M2 para que o deslocamento da figura de interferência produzida por um dos comprimentos de onda seja de 1,00 franja a mais que o deslocamento da figura de interferência produzida pelo outro comprimento de onda?
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