Cap Interferência A luz como onda; Interferência;

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1 Cap. 35 - Interferência A luz como onda; Interferência;
Princípio de Huygens; Interferência; Mudança de fase: material; Mudança de fase: percurso; Experimento de Young; Coerência; Intensidade de franjas; Mudança de fase: reflexão; Interferência filmes finos; Anéis de Newton; Interferômetro de Michelson.

2 A luz como onda Christiaan Huygens (1629 – 1695)
1678: teoria ondulatória para a luz (anterior e menos completa que o eletromagnetismo de Maxwell) Princípio de Huygens: Todos os pontos de uma frente de onda se comportam como fontes puntuais de ondas secundárias. Após um intervalo de tempo t a nova posição da frente de onda é dada por uma superfície tangente a essas ondas secundárias.

3 A luz como onda Lei da refração:
Frentes de onda de distância l e velocidade v: pontos e e h como fontes puntuais: e–c e h–g: frequência se mantém constante!!! triângulos hec e hgc:

4 A luz como onda Lei da refração: Defina o índice de refração n:
Por quê? Lei da refração: Defina o índice de refração n: c = vel. luz vácuo LEI DE SNELL!!

5 A luz como onda Coloque os comprimentos de onda em ordem crescente para cada meio: Applet

6 Interferência Interferência de ondas: está relacionada com a diferença de fase entre as ondas. Construtiva: em fase (2mp) Destrutiva: fora de fase ((2m-1)p) A diferença de fase entre duas ondas pode mudar!!!! m inteiro

7 Mudança de fase: material
Mudança na diferença de fase pela propagação em diferentes materiais n1 n2 L Sejam duas ondas de mesma fase que em um dado ponto atravessam dois meios diferentes Ni número de l‘s no meio i (i = 1,2)

8 Mudança de fase: material
Mudança na diferença de fase pela propagação em diferentes materiais n1 n2 L Sejam duas ondas de mesma fase que em um dado ponto atravessam dois meios diferentes Ni número de l‘s no meio i (i = 1,2)

9 Mudança de fase: percurso
Thomas Young (1773 –1829) 1801: provou que a luz era uma onda. A luz difratada na fenda S1 interfere com a difratada em S2. A imagem formada apresenta regiões claras e escuras (franjas): interferência!!

10 Experimento de Young Diferença de fase: diferença no percurso
L>>d ordem Interferência construtiva (franja clara) Interferência destrutiva (franja escura)

11 Experimento de Young Localização das franjas L>>d
Interferência construtiva Interferência destrutiva

12 Coerência Interferência → coerência → intensidade das franjas
Fontes coerentes → diferença de fase não varia com o tempo Maioria das fontes → parcialmente coerentes (ou incoerentes) Sol: parcialmente coerente Laser: coerente Experiência de Young: 1ª fenda é essencial se a fonte não é coerente

13 Intensidade de franjas
Suponha duas ondas planas coerentes e em fase saindo das fendas S1 e S2. No ponto P: diferença de percurso, porém em radianos (diferença de fase)

14 Intensidade de franjas
Intensidade a E2: Fontes coerentes Fontes incoerentes Applet

15 Mudança de fase: reflexão
Condições de contorno das eq. de Maxwell para onda plana incidente e refletida: Reflexão Mudança de fase n menor para n maior 0,5 l n maior para n menor

16 Interferência em filmes finos
Interferência das ondas luminosas refletidas pela superfície anterior e posterior do filme: Raios 1 e 2 chegam em fase ao olho do observador: filme claro (interferência construtiva). Raios 1 e 2 chegam em fora de fase ao olho do observador: filme escuro (interferência destrutiva).

17 Interferência em filmes finos
n2 > n3 e n2 > n1 Diferença de fase: por reflexão diferença de percurso propagação em meios diferentes Suponha ângulo pequeno! Em fase: Fora de fase: r1 r2 Reflexão Percurso Meio diferente 0,5 l 2L l2=l/n2 O que ocorre se o filme é muito pequeno?

18 Anéis de Newton Anéis de Newton:
Você consegue achar raios r em que aparecem franjas claras e escuras em função do comprimento de onda da luz e do raio R da placa convexa? (incidência normal e R >> espaço entre placas).

19 Interferômetro de Michelson
Interferômetro: usado para medir comprimentos com grande precisão A.A. Michelson (1881) Definição do metro: Prêmio Nobel (1907) 1 m = ,5 lCd 1875 – [m] padrão metal Sèvres

20 Interferômetro de Michelson
Interferência: Por diferença de caminho: Material diferente (de tamanho L e índice de refração n) na frente do espelho M1: meio antes

21 Interferômetro de Michelson
Exemplo: Uma câmara selada, com 5,0 cm de comprimento e janelas de vidro, é colocada em um dos braços de um interferômetro de Michelson, como na figura. Uma luz de comprimento de onda l = 500 nm é usada. Quando a câmara é evacuada, as franjas se deslocam de 60 posições. A partir destes dados, determine o índice de refração do ar a pressão atmosférica.