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Interferência – Experimento de Young- Simulação e exercícios

Atividade 1 ......................................................................................................................data:...../....../..........

O relatório deve ser anexado juntamente com as planilhas de calculo Enviar para o grupo Windows live criado para este fim.

Resumo teórico A luz é uma onda eletromagnética e como toda onda a Energia propagada é proporcional ao módulo da

sua amplitude ao quadrado. A intensidade de uma onda é dada por:

I= (Energia)/(área.tempo)

Ondas podem ao se encontrar, ter sua intensidade ampliada ou reduzida. Quando as ondas se encontram

em concordância de fase a onda resultante terá amplitude máxima e ampliada. No entanto quando elas se

encontrarem em discordância de fase terão uma amplitude mínima.

Para os locais onde a superposição assume uma amplitude máxima teremos uma interferência construtiva

e um ponto de máxima intensidade.

Para os locais onde a interferência fornece uma amplitude mínima, temos um ponto de interferência

destrutiva e um ponto de mínima intensidade (escuro)

Um simulador disponível no blog no endereço

http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2010/02/simulacao-superposicao-de-ondas.html podemos

somar ondas com fases diferentes, amplitudes diferentes e comprimento de onda diferente.Os exercícios a

seguir forma desenvolvidos utilizando esta simulação.

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1. Superposição Acesse o simulador disponível em http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/applet-superposicao-de-ondas.html http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/2010/02/superposicao-de-ondas.html

a. Utilizando o simulador com ondas de mesmo comprimento de onda, e diferença de fase igual a zero obtém verifique a onda resultante. De um printscreen na tela e cole abaixo.

b. Repita o procedimento com uma diferença de fase igual a 92 graus obtemos

c. Repita para uma diferença de fase igual a 180 graus obtemos:

Para esta condição temos um ponto de interferência construtiva ou destrutiva? Qual será a intensidade de luz neste ponto?

Para esta condição temos um ponto de interferência construtiva ou destrutiva? Qual será a intensidade de luz neste ponto? Considerando o que o eixo x corresponde a distancia percorrida pela onda. Para esta condição qual é a diferença de trajeto percorrida entre estas ondas? Dica: o comprimento de onda corresponde a 4 divisões na escala –

360 graus ou 2corresponde a .

Para esta condição temos um ponto de interferência construtiva ou destrutiva? Qual será a intensidade de luz neste ponto? Considerando o que o eixo x corresponde a distancia percorrida pela onda. Para esta condição qual é a diferença de trajeto percorrida entre estas ondas?

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2. Lei de Young – Experimento das frestas de Young A figura abaixo representa ondas produzidas em um cuba

Para que em P forneça um ponto de máximo devemos ter que a diferença de trajetos percorridos pelos raios seja múltiplo inteiro do comprimento de onda

lei de Young utilizando um simulador

1. Observações qualitativas

Clique no link para acessar este simulador e responda as questões a seguir http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2010/02/interferencia-simulador.html

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a. Escolha uma fonte e uma única freqüência. Varie a freqüência da fonte no cursor

correspondente. Observe a simulação em 2D e 3D. De um print screen para duas situações

diferentes e cole abaixo (freqüências distintas). Indique nestas figuras o que ocorre com o

comprimento de onda.

b. Acrescente mais uma fonte (botão de seleção canto superior direito). Observe a figura de

interferência em 2D e 3D. Varie a distancia entre as fontes (clique a arraste com o mouse). O

que ocorre com o ponto de máximo quando as fontes se aproximam? De um print screen para

duas situações diferentes e cole abaixo. Indique nestas figuras o ponto de Maximo e mostre a

relação de Young, indicando d, o ângulo e a diferença de trajetos percorridos.

c. Com as duas fontes e uma dada distancia, varie a freqüência da fonte. O que ocorre com o

ponto de Maximo em cada caso. De um print screen para duas situações diferentes e cole

abaixo. Explique as diferenças observadas utilizando a Lei de Young.

d. Baseando-se nos resultados obtidos, explique como uma rede de difração pode decompor a luz

em suas freqüências características.

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3. Lei de Young utilizando um simulador e o Tracker

Para ter acesso ao simulador clique no link abaixo http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2010/02/interferencia-simulador.html:

a. Considerando a simulação acima se obteve a seguinte figura de interferência para uma dada distancia entre as fontes

b. Utilizando o tracker, determine o comprimento de onda a partir da Lei de Young, medindo os parâmetros:

d.. distancia entre as fontes D... distancia da fonte a tela X... desvio observado para o ponto de interferência construtiva N... inteiro associado ao ponto de interferência analisado ( iniciando em N=1 para o 1º máximo, mais próximo ao ponto central)

Faça pelo menos 4 medidas diferentes (alterando um dos parâmetros) com pelo menos dois valores de N distintos e preencha a tabela abaixo

A1. Acesse o software de analise de movimento “tracker” disponível no link http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2009/02/tracker-software-livre-para-analise-de.html A2. Faça um download da figura disponível no link: http://lh3.ggpht.com/_MWt_Igo8aZc/TCEcxRqkmpI/AAAAAAAAECE/Causfvowypk/s912/interferencia%20fendas%20duplas.jpg

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Tabela 1

d(cm) D(cm) X(cm) cmmedido

diretamente na figura (frentes de onda)

Sen cmcalculado pela lei de Young

Compartilhando os dados- Analise estatística dos resultados: Transfira estes dados para uma planilha compartilhada para obter uma amostra estatística deste resultado: http://spreadsheets.google.com/ccc?key=0AqYRUlKRU7Q-dE9JTVdnSjdUQS1PZFZkR1pQT1Q4RkE&hl=pt_BR Transfira os dados para a sua planilha e calcule o valor médio do comprimento de onda obtido pela lei de Young e o valor obtido diretamente na figura. Calcule também o desvio padrão da amostra, o desvio padrão da média. Faça a correção de Student (link para tabela de correção t de Student , uma revisão na apresentação disponível em http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2009/03/apresentacao-medidas-fisicas-parte-2_02.html) para a incerteza estatística obtida e represente os valores obtidos e suas incertezas corrigidas.

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Valor obtido para o comprimento de onda utilizando a lei de Young: Numero de medida= Valor médio= Desvio padrão da amostra Desvio padrão da media Correção de Student: Valor obtido para o comprimento de onda medido diretamente na tela ( distancia entre as frentes de onda) Numero de medida= Valor médio= Desvio padrão da amostra Desvio padrão da media Correção de Student: Estatisticamente podemos considerar este resultado satisfatório?

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Lei de Young régua e tela do PC. Visualizações de tela maiores que 100 % são mais indicadas. Faça pelo menos duas medidas com diferentes resoluções de tela.

Para que o método independa das resoluções de tela em que a medida for realizada

trabalharemos com a relação d/ (uma relação para o comprimento de onda medido diretamente nas frentes de onda e outra para o comprimento de onda medido através da Lei de Young)

d(cm) D(cm) X(cm) FOcm

medido diretamente na figura (frentes

de onda)

Resolução de tela Sen LYcm

calculado pela lei de Young

dFO d/LY

Medir com a régua: d= distancia entre as fontes=......................

D= distancia da tela até as fendas=................ X= Distancia do 1º máximo até o ponto central

D

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Compartilhando os dados- Analise estatística dos resultados: Transfira estes dados para uma planilha compartilhada construindo uma amostra estatística dos resultados: http://spreadsheets.google.com/ccc?key=0AqYRUlKRU7Q-dE9JTVdnSjdUQS1PZFZkR1pQT1Q4RkE&hl=pt_BR Transfira os dados para a sua planilha e calcule o valor médio da relação entre cada um dos comprimentos de onda e a distancia entre as fontes para os dois casos (lei de Young e o valor obtido diretamente na figura).Obtenha o valor médio desta relação e o desvio padrão da amostra e o desvio padrão da media. Faça a correção de Student (link para tabela de correção t de Student e uma revisão na apresentação disponível em http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2009/03/apresentacao-medidas-fisicas-parte-2_02.html) e represente os valores obtidos e suas incertezas corrigidas.

Valor obtido da relação LY/d (com comprimento de onda utilizando a lei de Young): Numero de medida= Valor médio= Desvio padrão da amostra Desvio padrão da media Correção de Student:

Valor obtido para a relação FO/d (com o comprimento de onda medido diretamente na tela ( distancia entre as frentes de onda)

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Numero de medida= Valor médio= Desvio padrão da amostra Desvio padrão da media Correção de Student: Estatisticamente podemos considerar este resultado satisfatório?