UFU 2015-2 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
Um feixe de elétrons incide sobre uma superfície, demarcando os lugares onde a atinge. Todavia, há um anteparo com duas aberturas entre a fonte emissora de elétrons e a superfície, conforme representa o esquema a seguir.
[Figura: à esquerda, vários elétrons (pontos com setas apontando para a direita) indo em direção a um anteparo vertical que tem duas pequenas aberturas (indicadas por setas com o rótulo “Aberturas”); à direita do anteparo, paralela a ele, fica a “Superfície”.]
Atualmente, sabe-se que a radiação tem um comportamento dual, ou seja, ora se assemelha a partículas, ora a ondas. Considerando que o diâmetro das aberturas é muito menor do que o comprimento de onda radiação incidente, que tipo de resultado será demarcado na superfície, levando em conta o comportamento ondulatório do feixe de elétrons?
A) [Imagem: retângulo escuro com sete faixas verticais claras, iguais e igualmente espaçadas, lado a lado.]
B) [Imagem: retângulo escuro com apenas duas faixas verticais claras, próximas do centro.]
C) [Imagem: retângulo escuro com uma única faixa vertical clara, no centro.]
D) [Imagem: retângulo escuro com uma pequena mancha clara e arredondada no centro.]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2015-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o padrão que os elétrons marcam na superfície se eles se comportarem como onda.
Passo 1 — difração. Quando uma onda passa por uma abertura pequena em comparação com o seu comprimento de onda, ela se espalha para todos os lados depois da abertura: cada fenda passa a funcionar como uma nova fonte de ondas. Isso é a difração.
Passo 2 — interferência. As ondas que saem das duas fendas se superpõem na superfície. Onde chegam “em fase” (crista com crista), reforçam-se: faixa clara, muitos elétrons. Onde chegam “fora de fase” (crista com vale), cancelam-se: faixa escura, quase nenhum elétron. O resultado é uma sequência de várias franjas claras e escuras alternadas, como no experimento de Young com a luz.
Passo 3 — escolher a imagem. Várias faixas claras igualmente espaçadas: alternativa A.
Por que não as outras: (B) duas faixas é o que se esperaria se os elétrons fossem só partículas, cada uma passando reto por uma fenda; (C) e (D) uma única faixa ou um ponto também não mostram interferência.
⚠️ A armadilha: marcar (B), pensando “duas fendas, duas faixas”. Esse é o resultado de bolinhas clássicas. O enunciado pede o comportamento ondulatório, e onda que passa por duas fendas produz um padrão de interferência com muitas franjas.
A ideia em uma frase: elétrons passando por duas fendas, tratados como onda, difratam e interferem, desenhando várias franjas claras e escuras.
Resposta: alternativa A (padrão de interferência com várias franjas).
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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