Considere uma experiência de fenda dupla na qual um feixe de laser atravessa um par de fendas muito próximas e é formado um claro padrão de interferência em um anteparo distante. Suponha agora que você coloca partículas de fumaça entre a dupla fenda e o anteparo. Com a presença das partículas de fumaça, você verá os efeitos da interferência no espaço entre as fendas e o anteparo, ou verá os efeitos apenas no anteparo?

Passo 1

O enunciado trata da experiência de dupla fenda com laser: sem nenhum obstáculo, formamos no anteparo um padrão de interferência caracterizado por faixas claras e escuras. Agora inserimos partículas de fumaça entre as fendas e o anteparo e queremos saber onde veremos os efeitos da interferência — no volume ocupado pela fumaça ou somente no anteparo. Para responder, vamos usar conceitos de padrão de interferência, detecção de fótons e colapso da função de onda provocado por espalhamento.

Passo 2

Num experimento de dupla fenda ideal (sem fumaça), o que existe entre as fendas e o anteparo é um campo eletromagnético coerente cujo padrão de intensidade é dado por
I(y)=I1+I2+2raizI1I2cosl(De<aphi(y)r),
onde De<aphi(y) depende da posição y. Essas franjas são distribuídas ao longo do eixo y, mas permanecem “invisíveis” até que haja um detector — normalmente, o anteparo — que converta o campo em pontos de luz visíveis.

Passo 3

A interferência, em si, é uma modulação contínua da intensidade do campo no espaço, mas não é algo que “vemos” diretamente no ar: precisamos converter os fótons em sinais detectáveis. Sem partículas para espalhar, não há emissão de luz no volume, só no anteparo, onde cada fóton fica registrado num ponto, e esses pontos, somados, revelam o padrão de franjas.

Passo 4

Ao colocar fumaça, cada partícula age como um pequeno “detector”: um fóton pode espalhar numa partícula e ir para o seu olho (ou para um sensor). Esse espalhamento localiza (em parte) o fóton, provocando o colapso da função de onda e destruindo a coerência necessária para o padrão de interferência subsequente.

Passo 5

Como consequência, os fótons que sofrem espalhamento pela fumaça não produzem franjas coerentes nem ali nem depois. Você até pode ver uns pontinhos brilhantes da fumaça, mas eles vêm de eventos aleatórios de espalhamento, sem a ordem de franjas. O único lugar onde ainda poderia, em princípio, aparecer algum remanescente de interferência é no anteparo — e mesmo aí, se a fumaça for intensa, o padrão some de vez, pois boa parte da coerência foi perdida.

Resposta

Você verá os efeitos da interferência apenas no anteparo (e somente se a fumaça for suficientemente fraca para não destruir completamente a coerência). No volume da fumaça não há franjas visíveis: o espalhamento localiza os fótons e elimina a interferência.

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