Santa Casa 2022 — questão 68 de Física
Enunciado em texto
Em uma das grandes disputas teóricas da Física, Sir Isaac Newton (1642-1727) defendia que a luz era constituída de corpúsculos, enquanto Christian Huygens (1629-1695) defendia que a luz era constituída por ondas. Em 1801, Thomas Young (1773-1829) realizou uma experiência que, na época, decidiu a questão favoravelmente a Huygens.
[Figura: “Luz monocromática” (setas paralelas) incide, da esquerda, num anteparo com uma “Fenda simples” . Da fenda saem ondas que se espalham até um segundo anteparo, a “Fenda dupla”, com duas fendas, e . De cada uma saem novas ondas circulares, que se cruzam e chegam ao “Anteparo” à direita, onde aparecem faixas horizontais alternadas, indicadas como “Franjas brilhantes” e “Franjas escuras”.]
(http://materias.df.uba.ar. Adaptado.)
Na experiência realizada por Young, um feixe de luz monocromática incide sobre um primeiro anteparo contendo uma fenda simples. Esse feixe sofre difração ao passar por essa primeira fenda e segue para um segundo anteparo contendo duas fendas paralelas, as quais produzem novas difrações. Em seguida, a luz proveniente das duas fendas atinge um terceiro anteparo, que atua como uma tela, na qual é produzida uma imagem com regiões alternadas entre brilhantes e escuras, denominadas franjas.
A formação dessas franjas, no anteparo, se deve ao fenômeno ondulatório da
(A) interferência.
(B) polarização.
(C) ressonância.
(D) refração.
(E) dispersão.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2022, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual fenômeno de ondas forma as faixas claras e escuras na tela.
Passo 1 — o papel da difração. A difração nas fendas faz a luz “abrir” depois de cada fenda. É ela que permite que as ondas vindas de e de se espalhem e se encontrem na tela. Mas a difração sozinha não explica a alternância de claro e escuro.
Passo 2 — o encontro das duas ondas. Em cada ponto da tela chegam duas ondas, uma de cada fenda, que percorreram caminhos de comprimentos diferentes. Elas se superpõem:
• onde a diferença de caminho é um número inteiro de comprimentos de onda, crista encontra crista: interferência construtiva, franja brilhante;
• onde a diferença é meio comprimento de onda (ou 1,5; 2,5...), crista encontra vale: interferência destrutiva, franja escura.
Luz somada com luz dando escuro só é possível se a luz for onda. Por isso a experiência deu razão a Huygens.
Por que não as outras: (B) polarização é a orientação da vibração da onda transversal, e não cria franjas; (C) ressonância é um sistema vibrar com amplitude máxima quando excitado na sua frequência natural; (D) refração é a mudança de velocidade (e de direção) ao trocar de meio, e aqui a luz está sempre no ar; (E) dispersão é a separação das cores, e a luz é monocromática.
⚠️ A armadilha: responder “difração” por ela aparecer no texto (e ela nem está nas alternativas). A difração espalha a luz; quem desenha as franjas é a interferência entre as duas fendas.
A ideia em uma frase: franjas claras e escuras vêm da interferência: ondas que se somam (construtiva) ou se anulam (destrutiva).
Resposta: alternativa A (interferência).
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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