4302214 - Física Experimental IV (2021)

1. Familiarizar-se com o fenômeno de interferência e difração.
2. Determinar as dimensões e separações entre as fendas e a densidade de linhas da rede
   

Atividade preparatória para a tomada de dados

Nesta atividade vamos estimar as posições relativas entre o anteparo e as fendas estudadas de modo a servir como base inicial para a montagem do arranjo experimental.

Para fins de estimativa, vamos supor que você terá disponível:

1. Fenda simples de largura \(10 \, \mu m\)
2. Fenda dupla de largura \(30 \, \mu m\) e separação entre elas de \(150 \, \mu m \)

O laser utilizado é o de He-Ne, com comprimento de onda de \(633 \, nm\). 

Para a fenda simples, estime a distância que devemos colocar o anteparo da fenda para que o primeiro máximo de difração (não o de interferência) esteja a 2.5 cm de distância em relação ao centro da figura de difração.

No caso da fenda dupla, estime a distância entre a fenda e o anteparo para que o primeiro máximo de interferência esteja a 3 mm do centro da figura de interferência.

Essas distâncias satisfazem a condição de Fraunhofer?

Faça os gráficos de intensidade em função da posição no anteparo para a fenda simples e para a fenda dupla (considerando interferência e difração). Use escalas adequadas para poder ver bem os máximos e mínimos de interferência e difração. Supondo que o seu anteparo tem aproximadamente 20 cm de comprimento, estime o número de pontos que você vai conseguir medir para cada uma das fendas utilizadas. 

Arranjo experimental e preparação para o experimento

Um esquema do arranjo experimental é mostrado na figura 1.

Figura 1 - Esquema do arranjo experimental utilizado.

As fendas disponíveis no laboratório estão em slides numerados, cuja tabela encontra-se neste link. Você terá que comparar suas medidas com os valores nominais.

O SLIDE USADO NO EXPERIMENTO FOI O DE NÚMERO 8. 

Figura 3 - Esquema do slide de fendas disponível. A segunda linha, de cima para baixo mostra as fendas simples e a terceira linha, as fendas duplas.

Tomada e análise de dados

Alguns acham mais fácil medir as posições dos máximos de interferência e difração. Outros acham mais fácil medir as posições dos mínimos. Faça a sua escolha consciente e justifique-a. 

Utilize as fotos disponibilizadas e meça o maior número possível de máximos (ou mínimos). No caso da fenda dupla, não esqueça de identificar quais são os de difração e quais são os de interferência. Meça, separadamente, as posições de um lado e do outro, em relação ao centro da figura de difração.

Repita o procedimento para a rede de difração. Meça o maior número possível de máximos de um lado e do outro com relação ao centro da figura de difração.

Analise apropriadamente as posições obtidas para cada lado da figura. Ajuste os dados aos modelos adequados e extraia as dimensões relevantes das fendas estudadas. No caso da rede de difração, obtenha a densidade de linhas da fenda (número de linhas/mm). Compare os resultados obtidos dos dados medidos de um lado da figura com os medidos do outro lado da figura. Eles são compatíveis? Discuta os resultados. Veja se estão compatíveis com os valores esperados.