difração e i (1)

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 PROF. DR. GIOVANNI CESAR DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 ESTUDO DA DIFRAÇÃO E INTERFERÊNCIA DA LUZ 
 
 
 
 532295 - Gabriela Lázaro Santos 
533427 - Maria Eduarda Rosa Marques 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA MÉDICA – BFM.4. TU 
 BARRETOS 
10/2019 
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Sumário 
1. Introdução .................................................................................................... 3 
2. Teoria ........................................................................................................... 3 
2.1. Principio de Babinet.....................................................................................3 
2.2. Difração em Fenda Simples ......................................................................... 4 
2.3. Interferência da luz....................................................................................5 
3. Procedimento Experimental ......................................................................... 6 
4. Resultados e discussões ............................................................................. 7 
5. Considerações finais.................................................................................... 7 
6. Referências Bibliográficas ........................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
O homem sempre sentiu fascínio e curiosidade pelas ondas. Em nosso 
mundo estamos rodeados por ondas. Ondas mecânicas, ondas sonoras, 
luminosas, ondas de rádio, eletromagnéticas, entre outras. Exemplos de 
diferentes tipos de ondas é a luz emitida pelo sol, as micro-ondas, os raios-X e 
os raios gama que não necessitam de um meio físico para propagar-se até a 
terra. 
A luz é uma onda eletromagnética, constituída por campos elétrico e 
magnético que oscilam, periodicamente, no tempo e no espaço, 
perpendiculares entre si. A natureza ondulatória da luz fica evidente, quando 
seu comprimento de onda é comparável às dimensões de obstáculos ou 
aberturas existentes em seu caminho. Fenômenos de interferência e difração 
da luz são exemplos de sua natureza ondulatória. 
Um feixe de luz coerente, ao atravessar uma fenda muito estreita, produz 
num anteparo uma figura constituída de regiões iluminadas e escurecidas. Este 
efeito, que ocorre sempre que as dimensões do obstáculo (fenda) forem 
comparáveis ao comprimento de onda da luz incidente é conhecido como 
difração. 
O efeito de interferência é semelhante ao de difração, porém está 
relacionado com luz coerente atravessando duas ou mais fendas. A 
interferência resulta da superposição de ondas que se propagam na mesma 
direção e com a mesma frequência. 
 
2. Teoria 
2.1. Principio de Babinet 
Na física, o princípio de Babinet é um teorema de difração relativo que 
indica que o padrão de difração de um corpo opaco é idêntico ao de um furo do 
mesmo tamanho e forma, exceto pela intensidade geral do feixe em direção a 
vá em frente. 
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"Os fenômenos de difração e interferência por trás de obstáculos 
complementares (por exemplo: uma fenda e um cabelo) são da mesma maneira 
em torno das imagens centrais". 
Este princípio afirma que uma abertura e um obstáculo, da mesma forma 
geométrica e das mesmas dimensões e igualmente iluminados, produzem o 
mesmo padrão de difração. Considere qualquer corpo negro, isto é, um corpo 
que absorve completamente a luz que cai sobre ele. 
 
2.2. Difração em Fenda Simples 
Quando um feixe de luz atravessa uma fenda de dimensões 
comparáveis ao seu comprimento de onda, os raios de luz proveniente de 
regiões diferentes da fenda, devido à diferença de percurso, podem atingir um 
ponto do anteparo com fases distintas, causando interferência construtiva ou 
destrutiva neste ponto. As regiões da figura gerada no anteparo onde ocorre 
interferência construtiva total são chamadas de máximos de difração, enquanto 
que as regiões nas quais ocorre interferência destrutiva total são chamadas de 
mínimos de difração (regiões escuras). As ondas de Huygens originárias em 
cada ponto da abertura interferem entre si e produzem o padrão de difração 
ilustrado nesta figura. 
Para descobrir a posição dos mínimos, primeiro dividimos a fenda em duas 
regiões de largura. Na extremidade superior da fenda, fazemos um raio 
luminoso (r1), e na extremidade inferior, um raio (r2). 
A partir dos estudos desses raios obtém-se a equação: 
 
 
 
 
 
 (1) 
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Figura 1: Difração em Fenda Simples. 
 
2.3. Interferência da luz 
Quando dois pequenos objetos, como duas pequenas pedras, por exemplo, 
batem sobre a superfície de um líquido como um rio, ondas 
circulares propagam-se sobre essa superfície. Supondo que essas ondas 
formadas possuam mesma frequência, mesmo comprimento de onda e que as 
fontes possuam diferença de fase constante, em um dado instante, há a 
interceptação dos pulsos das ondas, ocorrendo, dessa forma, a interferência, 
que é o fenômeno que representa a superposição de duas ou mais ondas em 
um mesmo ponto. 
 Interferência destrutiva – ocorre quando as ondas não têm a mesma 
fase e possui caráter de aniquilação. 
 Interferência construtiva – ocorre quando as ondas apresentam a 
mesma fase e possui caráter de reforço, ou seja, há a formação de uma 
onda maior do que aquelas que lhe deram origem. 
A interferência é um fenômeno típico dos movimentos ondulatórios, ou 
seja, pode-se obter a interferência com duas ou mais fontes 
luminosas ou fontes sonoras, como o alto-falante. 
 
Figura 2: Interferência da luz. 
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3. Procedimento Experimental 
 
 Materiais: 
- Projetor de laser 
- Estrutura metálica 
- Paquímetro 
- Disco para suporte 
- Folha sulfite 
- Régua 
- Trena 
 
 Métodos 
 
 Figura 2: Experimento. 
Primeiramente montou-se o sistema experimental representado na Fig.2. 
Em seguida, incide-se o laser na abertura, fazendo com que observa-se o 
fenômeno da difração e interferência na parede do laboratório. Posteriormente 
anotou-se as distancias entre as franjas escuras e luminosas. 
 
 
 
 
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4. Resultados e discussões 
 
Valores 
medidos(m) 
a 0,0003 
x 2,385 
Ym 0,0065 
M 1 
Tabela 1: Valores medidos no experimento. 
Após a realização do experimento foi possível realizar o calculo de 
comprimento de onda e comprovar a teoria. A partir da equação: 
 
 
 
 
Logo o comprimento da onda calculado é: 820nm. 
O resultado obtido é muito satisfatório, visto que o desvio é relativamente baixo 
e o valor encontrado condiz com o comprimento de onda da luz. 
 
5. Considerações finais 
Neste experimento, observamos qualitativamente o comportamento da 
difração e interferência da luz para a condição de fenda simples e foi verificado 
que o método utilizado no experimento para estimar o comprimento de onda do 
laser é válido, eficazes e de grande facilidade de execução. 
 
 
 
 
 
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6. Referências Bibliográficas 
 
“Difração” em Guia Estudo. DIAS, Fabiana. Difração; Guia Estudo. Disponível 
em < https://www.guiaestudo.com.br/difracao >. Acesso em 20 de outubro de 
2019. 
"Difração e Interferência" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 
2008-2019. Disponível na Internet 
em http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Difracao_e_interferncia.php 
Acessado em: 20 de outubro 2019. 
 HALLIDAY & RESNICK. 1960. Fundamentosde física, volume 4: óptica e 
física moderna. 9ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
POJAR, Mariana – Notas de Aula da Disciplina de Princípios de Física 
Moderna – Centro Universitário da FEI, 2014. 
Young, H.D; Freedman, R.A. Física IV: Óptica e física mordena.12. ed. São 
Paulo: Addison Wesley, 2009.