UEM 2022 (Conhecimentos Específicos) — questão 35 de Física

Gabarito 22Ondas — experimento de Young: coerência, diferença de caminho, espaçamento e intensidade das franjasVestibular · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)

Enunciado da questão 35 de Física do UEM 2022 (Conhecimentos Específicos) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Em um experimento de dupla fenda, similar ao realizado por Thomas Young, $d$ é a distância entre as fendas, e $D$ $(D \gg d)$ é a distância entre o anteparo $A_1$ , que contém as fendas, e o anteparo $A_2$ , em que se forma a imagem. Essa imagem formada no anteparo é composta por uma franja central clara e por franjas claras e escuras que se alternam, acima e abaixo da franja central. O comprimento de onda do feixe de luz que atinge as fendas é $\lambda$ . A respeito desse experimento e dos fenômenos envolvidos, assinale o que for correto.

(01) O padrão de franjas claras e escuras na imagem formada pode ser explicado principalmente por meio dos conceitos de refração e de polarização de ondas.

(02) As duas fendas se comportam como duas fontes de luz coerentes.

(04) Para um ponto $P$ localizado na parte central de uma franja clara, a diferença entre $r_1$ (distância percorrida pela luz da fenda 1 ao ponto $P$ ) e $r_2$ (distância percorrida pela luz da fenda 2 ao ponto $P$ ) é igual a $m\lambda$ , em que $m$ é um número inteiro.

(08) Mantendo-se fixos $d$ e $\lambda$ , o espaçamento entre franjas claras adjacentes decresce à medida que $D$ aumenta.

(16) A intensidade de uma franja clara diminui à medida que sua distância em relação à franja central aumenta.

(Enunciado: Vestibular UEM 2022, Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar afirmações sobre o experimento de dupla fenda.

(01) Falsa. As franjas se explicam por difração (a luz se abre ao passar por cada fenda) e interferência (as duas ondas se somam ou se cancelam no anteparo). Refração e polarização não entram.

(02) Verdadeira. As duas fendas são iluminadas pela mesma frente de onda: emitem com a mesma frequência e diferença de fase constante. É isso que torna o padrão estável.

(04) Verdadeira. No centro de uma franja clara a interferência é construtiva: as ondas chegam em fase, e isso exige que a diferença de caminho seja um número inteiro de comprimentos de onda:

$r_1 - r_2 = m\,\lambda$

(08) Falsa. Para $D \gg d$ , o espaçamento entre franjas claras vizinhas é

$\Delta y = \frac{\lambda\,D}{d}$

proporcional a $D$ : afastando o anteparo, as franjas se espalham.

(16) Verdadeira. Num experimento real, cada fenda tem largura finita e difrata a luz com intensidade que cai à medida que o ângulo aumenta. Esse “envelope” de difração modula as franjas de interferência: as franjas claras mais afastadas do centro são menos intensas.

Atenção: no modelo idealizado de duas fendas puntiformes, todas as franjas claras teriam a mesma intensidade. A (16) vale para o experimento real (“similar ao realizado por Thomas Young”), em que as fendas têm largura.

⚠️ A armadilha: na (08), lembrar só de “franjas mais distantes” e inverter a relação. O espaçamento é $\lambda D/d$ : cresce com $D$ e com $\lambda$ , diminui com $d$ .

A ideia em uma frase: franja clara é interferência construtiva (diferença de caminho mλ), e o espaçamento entre franjas é λD/d.

Resposta: soma 22 (02 + 04 + 16).

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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UEM 2022 (Conhecimentos Específicos) — questão 35 de Física

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