Atividade 1 - Estudo de difração e interferência em fendas simples, duplas e rede de difração
Atividade 1 - Estudo de difração e interferência em fendas simples, duplas e rede de difração
Os objetivos desta atividade são estudar os mínimos e máximos de figuras de interferência e difração de uma fenda simples, de uma dupla e de uma rede de difração com o intuito de:
- Familiarizar-se com o fenômeno de interferência e difração.
- 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 tenha disponível:
- Fenda simples de largura 10μm
2. Fenda dupla de largura 30μm e separação entre elas de 150μm
O laser utilizado é o de He-Ne, com comprimento de onda de 633nm
Para a fenda simples, estime a distância entre o anteparo e a 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.
SLIDE USADO NO EXPERIMENTO
Figura 2 - Esquema de 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. Façam a sua escolha consciente e justifique-a.
-- Meça o maior número possível de máximos (ou mínimos). No caso da fenda dupla, não se 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 (largura da fenda simples; largura das fendas e sua separação no caso da fenda dupla). 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. Eles são compatíveis? Discuta os resultados. Discuta se estão compatíveis com os valores nominais.