Aula 6 Interferência. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel

Transcrição

1 Aula 6 Interferência Física 4 Ref. Halliday Volume4

2 Relembrando... Fenômenos de interferência de ondas eletromagnéticas...

3 Interferência Experiência de Young Experiência de Young Pontos de máximo são denominados como franjas claras; Pontos de mínimo aparecem no anteparo entre cada par de máximos adjacentes são denominados como franjas escuras;

4 Intensidade de Franjas de Interferência Variação da intensidade em função do ângulo de fase ; - A Intensidade sempre é positiva - A interferência não cria e nem destrói a energia luminosa, mas simplesmente redistribui essa energia ao longo da tela; - A intensidade média de interferência é 2I0.

5 Sumário ; Interferômetro de Michelson;

6 Vamos analisar às aplicação de filmes finos - Películas de reflexão ou absorção;

7 Vídeo (bolha de sabão)

8 O que é filme fino (película)? Quando a espessura é aproximadamente da mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda da luz; Dependendo do livro usa-se d ou L, d=l

9 Filmes finos (películas) Que fenômeno é possível observar? r1 i r2 ou n1 n1 L n2 n3 n1 Considerando: n1< n2 > n3; Se 1 0, a diferença de percurso é 2L (essa é a condição que vamos usar sempre); Esta situação pode variar, mas agora temos: n1 n2; Se o feixe se propaga do meio de menor índice de refração para o meio de maior índice de refração, A REFLEXÃO OCORRE COM UMA MUDANÇA DE FASE DE RAD

10 Filmes finos (películas) Se 1 0, a diferença de percurso é 2L; n1 n2; r1 i r2 L n1 i e r1 possuem uma diferença de fase ; i e r2 possuem a mesma fase; (i, r2) e r1 possuem uma diferença de fase ; Diferença de fase de significa /2; Considerando: n1< n2

11 Filmes finos (películas) Se as interfaces são n1/n2/n1 e se n1 n2; Máximos de Interferência Interferência Construtiva Considerando incidência perpendicular à superfície. r1 i r2 L n1 ou Como:

12 Filmes finos (películas) r1 i r2 Se as interfaces são n1/n2/n1 e se n1 n2; Mínimos de Interferência Interferência Destrutiva ou Como: L n1

13 Filmes finos (películas) r1 i r2 Ocorrerá Interferência Destrutiva quando as ondas chegam com uma diferença de fase ou,...se a diferença de caminho (2L) for (tender a) zero!!! L n1

14 A condição anterior é verdadeira para qualquer tipo de interface de filmes finos??? NÃO... E se tivermos: n1<n2<n3?... analisar!!!!

15 Vídeo (sobreposição de ondas numa película)

16 O que fazer nesta situação??? arranha-céu em Londres Fonte:

17 Exemplo 35-6 Halliday Uma das superfícies de uma lente de vidro é revestida com um filme fino de fluoreto de magnésio (MgF2) para reduzir a reflexão da luz. O índice de refração do MgF2 é 1,38 e o do vidro 1,50. Qual é a menor espessura do revestimento capaz de eliminar os reflexos (por interferência) no ponto central do espectro visível ( =550 nm)? Suponha que a luz incide perpendicularmente à superfície da lente.

18 Exemplo 3.3 (Livro Jewett and Serway) Interferência em um filme de sabão a) Calcule a espessura mínima de um filme de uma bolha de sabão que resulta em interferência construtiva da luz refletida se for iluminado com uma luz cujo comprimento de onda é =600 nm. Considere o índice de refração do filme do sabão é 1,33. b) E se o filme tivesse o dobro da espessura, essa situação produziria interferência construtiva?

19 Exemplo 3.4 (Livro Jewett and Serway) Revestimento não refletores para células solares Células solares são dispositivos que geram eletricidade quando expostos à luz do sol. Com frequência são revestidos com um filme fino transparente de monóxido de silício (SiO, n=1,45) para minimizar as perdas refletidas da superfície. Suponha que uma célula fotovoltaica de silício (n=3,50) seja revestida por um filme fino de monóxido de silício para este propósito. Determine a espessura mínima do filme que produza a menor reflexão a um comprimento de onda de 550 nm próxima ao centro do espectro visível. Resposta: L=94,8 nm

20 Comprimento de onda e número de comprimento de onda Define-se como número de comprimentos de onda:

21 Interferômetro de Michelson É usado para medir comprimentos ou variações de comprimentos com grande precisão; d1 d2 A diferença de percurso entre as duas ondas é L=2d2-2d1; Qualquer mudança na distância de d1, altera a figura de interferência vista pelo observador; Ilustração do Interferômetro de Michelson construído em 1881.

22 Interferômetro de Michelson Se M1 for deslocado uma distância de ( /2), a distância varia e a figura de interferência sofre um deslocamento de uma franja; d1 d2 Se M1 for deslocado uma distância de ( /4), a distância varia ( /2) e a figura de interferência sofre um deslocamento de meia franja; Veja esta animação:

23 Interferômetro de Michelson A figura de interferência também pode ser causada pela introdução de uma substância transparente no caminho de um dos raios e de comprimento L. O número de comprimentos de onda: d1 d2

24 Interferência... Em 22 de junho de 1799 foram depositados, nos Arquivos da República em Paris, dois protótipos de platina iridiada, que representam o metro e o quilograma, e que ainda hoje são conservados no Escritório Internacional de Pesos e Medidas (ref.: Michelson mostrou que o metro-padrão era de ,5 comprimentos de onda da luz vermelha monocromática (fonte de cádmio) *Ganhou o prêmio Nobel em 1907 Hoje a unidade de medida, metro, é definido em relação a velocidade da luz c (1983). O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/ de um segundo. O tempo é cronometrado com um relógio atômico de Césio (que atrasa 1 segundo a cada 65 mil anos).

25 Anéis de Newton construção de lentes As linhas de contorno são os anéis de Newton. Cada um deles indica uma distância adicional de meio comprimento de onda entre a lente e o padrão.

26 Anéis de Newton construção de lentes Figura em preto e branco: Cada linha de contorno são os anéis de Newton. Cada um deles indica uma distância adicional de meio comprimento de onda entre a lente e o padrão! Uma boa lente é esmerilhada com precisão menor do que um comprimento de onda.

27 That s it!!!