UFRGS 2018 — questão 22 de Física
Enunciado em texto
A figura I, abaixo, representa esquematicamente o experimento de Young. A luz emitida pela fonte F, ao passar por dois orifícios, dá origem a duas fontes de luz e , idênticas, produzindo um padrão de interferência no anteparo A. São franjas de interferência, compostas de faixas claras e escuras, decorrentes da superposição de ondas que chegam no anteparo.
A figura II, abaixo, representa dois raios de luz que atingem o anteparo no ponto P. A onda oriunda do orifício percorre uma distância maior que a onda proveniente do orifício . A diferença entre as duas distâncias é ΔL.
[Figura I: à esquerda, uma barreira com a fenda F, de onde saem frentes de onda; elas chegam a uma segunda barreira com as fendas (em cima) e (embaixo), de onde saem dois conjuntos de frentes de onda que se cruzam até o anteparo A, à direita.]
[Figura II: as fendas e e o anteparo A. Uma linha tracejada sai do meio das fendas, perpendicular ao anteparo, até o ponto central O. Dois raios saem de e de e se encontram no ponto P, abaixo de O. Perto das fendas, um pequeno triângulo destaca a diferença de caminho ΔL junto a , com marcações de ângulo θ.]
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número ........ de comprimentos de onda.
No ponto central O, forma-se uma franja ........ decorrente da interferência ........ das ondas.
(A) inteiro – escura – destrutiva
(B) inteiro – escura – construtiva
(C) inteiro – clara – construtiva
(D) semi-inteiro – escura – destrutiva
(E) semi-inteiro – clara – construtiva
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2018, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a condição de franja escura e o tipo de franja no centro do anteparo.
Passo 1 — franja escura em P. As duas fontes são idênticas e estão em fase. Se a onda de anda meio comprimento de onda a mais, ela chega em P com a crista onde a outra tem vale: as duas se anulam (interferência destrutiva). O mesmo vale para 1,5λ, 2,5λ...:
Isto é, ΔL é um número semi-inteiro de comprimentos de onda.
Passo 2 — o ponto central O. O está à mesma distância das duas fendas: ΔL = 0. As ondas chegam em fase, crista com crista, e se reforçam: interferência construtiva, franja clara. (Diferença de caminho igual a um número inteiro de λ dá franja clara.)
⚠️ A armadilha: trocar as condições, achando que número inteiro de λ dá franja escura (alternativas A e B). É o contrário: número inteiro de comprimentos de onda põe as ondas de novo em fase, e elas se somam.
A ideia em uma frase: no experimento de Young, diferença de caminho inteira (em λ) dá franja clara; semi-inteira dá franja escura; e o centro, com diferença zero, é sempre claro.
Resposta: alternativa E (semi-inteiro – clara – construtiva).
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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