Por que usamos luz monocromática na experiência da dupla fenda de Young? Se fosse usada luz branca, como o padrão mudaria?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, na experiência de Young, escolhemos usar luz monocromática em vez de luz branca e como o padrão de interferência mudaria caso usássemos luz branca. O conteúdo aqui é interferência de ondas ópticas e coerência temporal. Para resolver, precisamos entender (1) a relação entre comprimento de onda e posição das franjas e (2) o que acontece se houver várias componentes de comprimento de onda simultâneas.
Passo 2
Uma fonte é dita monocromática quando emite luz com praticamente um único comprimento de onda
. Isso garante coerência temporal: as cristas e vales da onda mantêm uma diferença de fase fixa ao longo do tempo, gerando franjas bem definidas. Na dupla fenda, as franjas brilhantes ocorrem quando a diferença de caminho
satisfaz
e as franjas escuras quando
Se
é único, todas as franjas de mesma ordem
aparecem alinhadas e estáveis.
Passo 3
Com luz branca, que é a soma de comprimentos de onda do visível (
400 nm a 700 nm), cada
produziria seu próprio conjunto de franjas com espaçamento
onde
é a distância até a tela e
o espaçamento entre as fendas. Como
depende de
, os padrões de diferentes cores se deslocam e se sobrepõem. Isso gera:
- Franjas centrais (ordem
) que permanecem brancas (todas as cores coincidem em ). - Franjas de ordem
que aparecem coloridas, cada cor em posição ligeiramente distinta. - Em ordens mais altas, as sobreposições tornam-se confusas e o contraste do padrão cai rapidamente.
Resposta
Usamos luz monocromática para ter um único valor de
e, assim, franjas de interferência claras e estáveis. Com luz branca, cada comprimento de onda forma seu próprio padrão, resultando em franjas coloridas superpostas e um padrão de contraste fraco que se apaga nas ordens mais altas.