(IDECAN/IFPA, PROFESSOR DE FÍSICA, EDITAL 01/2025) Em um experimento óptico, um feixe de luz laser monocromática atravessa uma fenda estreita e depois incide sobre dois polarizadores lineares sucessivos, cujos eixos estão inicialmente alinhados. Após o segundo polarizador, observa-se um padrão de interferência e difração sobre uma tela. Com base nessa situação, assinale a alternativa correta.
(a) A difração é mais intensa quando a largura da fenda é comparável ao comprimento de onda da luz, e o alinhamento dos polarizadores pode afetar a intensidade do padrão observado.
(b) A difração da luz só ocorre porque os polarizadores modificam a frequência da onda, permitindo que ela se propague em múltiplas direções.
(c) A polarização da luz elimina todas as componentes transversais da onda eletromagnética, impedindo a formação de qualquer padrão de interferência.
(d) O padrão de interferência observado depende da coerência temporal da fonte, mas não é afetado pelo alinhamento dos polarizadores.
(e) A luz laser, por ser coerente e polarizada, não sofre interferência nem difração ao atravessar fendas estreitas.
(a) A difração é mais intensa quando a largura da fenda é comparável ao comprimento de onda da luz, e o alinhamento dos polarizadores pode afetar a intensidade do padrão observado.
(b) A difração da luz só ocorre porque os polarizadores modificam a frequência da onda, permitindo que ela se propague em múltiplas direções.
(c) A polarização da luz elimina todas as componentes transversais da onda eletromagnética, impedindo a formação de qualquer padrão de interferência.
(d) O padrão de interferência observado depende da coerência temporal da fonte, mas não é afetado pelo alinhamento dos polarizadores.
(e) A luz laser, por ser coerente e polarizada, não sofre interferência nem difração ao atravessar fendas estreitas.
Passo 1
O enunciado descreve um feixe de laser monocromático que passa primeiro por uma fenda estreita (gerando difração) e depois por dois polarizadores lineares sucessivos cujos eixos estão inicialmente alinhados. Após o segundo polarizador, vê-se um padrão de interferência e difração numa tela. O conteúdo principal envolve (1) difração de Fraunhofer por uma fenda de largura da ordem do comprimento de onda e (2) polarização e transmissão de luz por polarizadores, regida pela Lei de Malus.
Passo 2
Quando a largura da fenda
é comparável ao comprimento de onda
da luz, o fenômeno de difração é mais pronunciado. No regime de Fraunhofer, a intensidade difratada sobre o ângulo
é dada por
mostrando máximos e mínimos que formam o padrão observado.
Passo 3
Cada polarizador seleciona a componente da onda elétrica na direção de seu eixo. Com dois polarizadores em sequência e eixos com ângulo
entre si, a intensidade transmitida pelo segundo é dada pela Lei de Malus:
Logo, o alinhamento dos eixos afeta diretamente a intensidade do feixe que chega à tela, embora não mude a forma do padrão de difração.
Passo 4
Analisando as alternativas:
(a) diz que a difração é forte quando a fenda tem largura comparável à e que o alinhamento dos polarizadores afeta a intensidade — isso está correto.
(b) mistura frequência e direção de propagação, o que não faz sentido físico.
(c) afirma que a polarização impede interferência, mas polarizadores apenas filtram amplitude, não destroem coerência transversal.
(d) ignora o efeito de componentes bloqueadas pelos polarizadores na intensidade do padrão.
(e) nega que laser sofra difração e interferência, o que é obviamente falso.
(a) diz que a difração é forte quando a fenda tem largura comparável à
(b) mistura frequência e direção de propagação, o que não faz sentido físico.
(c) afirma que a polarização impede interferência, mas polarizadores apenas filtram amplitude, não destroem coerência transversal.
(d) ignora o efeito de componentes bloqueadas pelos polarizadores na intensidade do padrão.
(e) nega que laser sofra difração e interferência, o que é obviamente falso.
Resposta
(a) A difração é mais intensa quando a largura da fenda é comparável ao comprimento de onda da luz, e o alinhamento dos polarizadores pode afetar a intensidade do padrão observado.