Interferência – Experimento de Young- Simulação e exercícios Atividade 1 ......................................................................................................................data:...../....../.......... Nome
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
http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2010/02/simulacao-superposicao-de-ondas.html
endereço podemos
somar ondas com fases diferentes, amplitudes diferentes e comprimento de onda diferente.Os exercícios a seguir forma desenvolvidos utilizando esta simulação. 1 marisac@pucsp.br
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. Para esta condição temos um ponto de interferência construtiva ou destrutiva?
Qual será a intensidade de luz neste ponto?
b. Repita o procedimento com uma diferença de fase igual a 92 graus obtemos 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 .
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?
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?
2 marisac@pucsp.br
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/in terferencia-simulador.html
3 marisac@pucsp.br
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. 4 marisac@pucsp.br
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 A1. Acesse o software de analise de movimento “tracker” disponível no link http://fisicaengdeprodpucsp.blogspot.com/2009/02/t racker-software-livre-para-analise-de.html
A2. Faça um download da figura disponível no link: http://lh3.ggpht.com/_MWt_Igo8aZc/TCEcxRqkmpI/A AAAAAAAECE/Causfvowypk/s912/interferencia%20fe ndas%20duplas.jpg
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
5 marisac@pucsp.br
Tabela 1 d(cm)
D(cm)
cmmedido
X(cm)
diretamente na figura (frentes de onda)
Sen
cmcalcul ado 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=0AqYRUlKRU7QdE9JTVdnSjdUQS1PZFZkR1pQT1Q4RkE&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.
6 marisac@pucsp.br
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?
7 marisac@pucsp.br
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. 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
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
dFO
d/LY
calculado pela lei de Young
8 marisac@pucsp.br
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=0AqYRUlKRU7QdE9JTVdnSjdUQS1PZFZkR1pQT1Q4RkE&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)
9 marisac@pucsp.br
Numero de medida= Valor médio= Desvio padrão da amostra Desvio padrão da media Correção de Student:
Estatisticamente podemos considerar este resultado satisfatório?
10 marisac@pucsp.br