ITA 2022 — questão 11 de Física

Gabarito EÓptica — dupla fenda de Young com duas cores e mistura aditiva de luz1ª fase · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 11 de Física do ITA 2022

Enunciado em texto

Constantes dadas na prova: aceleração local da gravidade g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2. 1 UA =dTerra-Sol=150= d_{\text{Terra-Sol}} = 150 milhões de quilômetros. Velocidade da luz no vácuo c=3,0×108 m/sc = 3{,}0\times10^{8}\ \text{m/s}.

Considere uma montagem de um experimento de dupla fenda de Young, na qual as fendas estão afastadas de d=2,0d = 2{,}0 mm e são iluminadas por luz azul (λ=480\lambda = 480 nm) e amarela (λ′=600\lambda^\prime = 600 nm) de mesma intensidade. O padrão de difração resultante é projetado sobre um anteparo localizado a 5,0 m das fendas. A que distância, contada a partir da região brilhante central, uma franja verde pode ser observada no anteparo.

A) 1,2 mm

B) 1,5 mm

C) 6,0 mm

D) 9,0 mm

E) Não é possível observar uma franja verde a partir desse arranjo experimental.

(Enunciado: Vestibular ITA 2022, 1ª fase — ITA.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Resolução comentada

O que a questão pede: se, e onde, aparece uma franja verde no anteparo.

Passo 1 — as franjas de cada cor. Na dupla fenda, as franjas claras ficam em y=m λD/dy = m\,\lambda D/d (m=0,1,2,…m = 0, 1, 2, \ldots), com D=5,0D = 5{,}0 m e d=2,0×10−3d = 2{,}0\times10^{-3} m. O espaçamento entre franjas é:

Δyazul=480×10−9×52×10−3\Delta y_{\text{azul}} = \frac{480\times10^{-9}\times 5}{2\times10^{-3}}

Δyazul=1,2 mm\Delta y_{\text{azul}} = 1{,}2\ \text{mm}

Δyamarelo=600×10−9×52×10−3\Delta y_{\text{amarelo}} = \frac{600\times10^{-9}\times 5}{2\times10^{-3}}

Δyamarelo=1,5 mm\Delta y_{\text{amarelo}} = 1{,}5\ \text{mm}

Passo 2 — onde as duas cores coincidem. As franjas claras de azul e amarelo caem juntas nos múltiplos comuns de 1,2 mm e 1,5 mm: no centro e a cada 6,0 mm (5 × 1,2 = 4 × 1,5 = 6,0 mm).

Passo 3 — que cor se vê ali. Luz somada com luz é mistura aditiva. Azul e amarelo, somados, dão uma luz esbranquiçada, não verde (são cores praticamente complementares). Nos outros pontos, o anteparo mostra franjas só azuis (1,2 mm, 2,4 mm…), só amarelas (1,5 mm, 3,0 mm…) ou escuras.

E não aparece luz de comprimento de onda verde (perto de 530 nm) em ponto nenhum: a interferência redistribui a luz no anteparo, mas não cria frequências novas. Não há franja verde.

⚠️ A armadilha: pensar como quem mistura tinta (azul + amarelo = verde) e marcar 6,0 mm (alternativa C), o ponto onde as duas cores se sobrepõem. Tinta funciona por subtração (cada pigmento absorve parte do espectro); luz se soma.

A ideia em uma frase: luz azul + luz amarela dá branco, não verde: o “verde” da mistura é coisa de tinta, e a interferência não cria cores novas.

Resposta: alternativa E (não há franja verde).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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