52 O que significa “Coerência”? Evidêncie o problema de coerência na interferência de duas fontes pontuais e na difração de fenda única.

Passo 1

Resumo do enunciado: queremos entender o que é coerência em ótica ondulatória e mostrar por que a falta dela impede que observemos um padrão de interferência estável entre duas fontes pontuais e um padrão de difração nítido numa fenda única.

Passo 2

Definição de coerência: coerência é a capacidade de duas (ou mais) ondas manterem entre si uma diferença de fase constante ao longo do tempo (coerência temporal) e ao longo do espaço (coerência espacial). Na prática chamamos de tempo de coerência tauc o intervalo em que a fase permanece previsível, e de comprimento de coerência lc = c,tauc a distância correspondente.

Passo 3

Interferência de duas fontes pontuais: ao somar amplitudes de duas fontes com intensidades I1 e I2, a intensidade média é
lang<= Irang<= = I1 + I2 + 2raizI1I2,lang<=cosDe
Se as fases variam aleatoriamente, então lang<=cosDe e o termo de interferência some, apagando as franjas. Ou seja, sem coerência temporal não há padrão estável.

Passo 4

Difração de fenda única: trata-se de muitas fontes elementares ao longo da abertura (princípio de Huygens). Para que haja máximo de difração bem definido, as ondas emitidas de diferentes pontos da fenda devem manter fase fixa (coerência espacial). Se a fonte de luz for estendida ou tiver baixa coerência espacial, as contribuições de diferentes partes da fenda somam-se com fases variadas e o padrão de difração fica borrado ou desaparece.

Resposta

Coerência é a propriedade que garante fase fixa e constante entre ondas. Sem coerência temporal as franjas de interferência de duas fontes pontuais se apagam; sem coerência espacial as contribuições ao longo de uma fenda única não mantêm fase entre si e o padrão de difração some ou se torna indistinto.

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