Relatório Difração de Luz

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS

CAMPUS DE GURUPI

CURSO DE ENGENHARIA BIOTECNOLÓGICA

DISCIPLINA DE FISICA EXPERIMENTAL B

DIFRAÇÃO DA LUZ EM FENDAS

ALUNAS: Bárbara Marques Bianchini

Carlos Eduardo de Paula e Silva

Iohanna Gabrielle Ponki Kückelhaus

PROF.: Fabiano Kenji Nohama

DATA: 25/09/2013

Turma B

Gurupi/TO

Set./2013

1. OBJETIVOS

Obter o comprimento de onda  do laser e com este valor determinar as larguras de duas fendas.[pic 1]

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2. INTRODUÇÃO

A difração é um fenômeno que pode ser observado nas ondas, como, por exemplo, a onda sonora, que sofre difração ao sair pela pequena abertura da boca e se espalha pelo ambiente, havendo uma redução na intensidade da mesma. Sendo a difração um fenômeno ondulatório.

Assim, a difração da luz só é explicada ao considerar a teoria ondulatória da mesma e pode ser entendida como o fenômeno que provoca distorção na trajetória da luz quando esta passa ao redor de obstáculos ou por orifícios. A constatação deste fenômeno pode ser feita ao observar a figura de difração de uma fonte luminosa, que consiste em uma série de máximos laterais (estreitos e claros) em ambos os lados do máximo central (largo e escuro), sendo os máximos separados por mínimos, conforme a figura abaixo:

[pic 2]

Fig. 1 – Figura de difração da luz

A posição dos mínimos obedece à relação matemática abaixo, em que λ é o comprimento de onda da fonte de luz que sofre difração ao atravessar um fenda de largura ‘a’; m é a ordem de difração do mínimo de interesse e θ é o ângulo entre o eixo horizontal, de tamanho L entre a fenda e o anteparo, e a reta que liga a fenda ao mínimo analisado.

a senθ = mλ  (Eq. 1)

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3.  MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais:

1) Lanterna de luz laser;

2) Mesa suporte acoplável ao cavaleiro;

3) Cavaleiro;

4) Máscara contendo fenda única de larguras 0,1mm; 0,2mm e 0,3mm.

5) Papel branco.

3.2 Procedimento:

A) Colocou no trilho o cavaleiro, fixado à mesa suporte, alinhado com a lanterna de luz laser. Fixou a máscara com fenda na mesa de suporte, fazendo o laser atravessar a fenda de largura 0,3mm. A distância L entre a máscara e a parede foi medida.

B) Em uma folha presa a parede marcou-se as posições dos mínimos da figura de difração em relação ao pico central (Fig. 2), indicando a sua ordem de difração m.

[pic 3]

                Fig 2 – Esquema do procedimento do experimento

C) Usando os dados obtidos, foi montado o gráfico de senθ x m, obtendo o comprimento de onda λ do laser pelo método dos mínimos quadrados.

D) Repetiu-se o passo B para as outras fendas presentes na mesma máscara e com o valor de λ obtido no passo C determinou-se o valor das larguras das fendas e comparou-se com o valor informado pelo fabricante.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A distância medida entre a máscara e a parede foi L = (388  0,05) cm e as posições dos mínimos obtidos com sua respectiva ordem de difração, tamanho da fenda informado pelo fabricante (afab) e ângulo θ (Eq. 2) estão descritos na tabela abaixo. [pic 4]

    (Eq. 2)[pic 5]

Tabela 1 – Ordem de difração, posição do mínimo, tamanho da fenda e ângulo.

Ordem de difração (m)	Posição (0,05)cm[pic 6]	Tamanho da fenda afab (mm)	θ
1	0,50	0,3	0,0738
2	1,00	0,3	0,148
3	1,50	0,3	0,221
4	2,00	0,3	0,295
5	2,65	0,3	0,391
6	3,15	0,3	0,465
7	3,70	0,3	0,546
8	4,15	0,3	0,613
9	4,70	0,3	0,694
10	5,15	0,3	0,760
1	0,85	0,2	0,125
2	1,85	0,2	0,273
3	2,70	0,2	0,399
4	3,35	0,2	0,495
5	4,35	0,2	0,642
6	5,10	0,2	0,753
7	5,85	0,2	0,864
8	6,70	0,2	0,989
9	7,60	0,2	1,12
10	8,60	0,2	1,27
1	3,00	0,1	0,443
2	5,65	0,1	0,834
3	8,50	0,1	1,25
4	11,4	0,1	1,68

Linearizando a equação 1, conforme descrito abaixo, e fazendo o gráfico de senθ x m (Tabela 2), obteve-se o valor do comprimento de onda λ do laser, a saber: 2,094μm (Eq. 3). O valor de A foi encontrado pelo método dos mínimos quadrados (Tabela 3), sendo A = 0,0698.