Lição de casa da aula: Difração de Fenda Única Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a calcular as posições dos pontos de intensidade máxima e mínima nos padrões de difração gerados por fendas simples.

Q1:

Uma luz de comprimento de onda de 550 nm passa por uma fenda de 7,55 µm de largura e recai sobre uma tela 12,5 cm a frente da fenda, produzindo um padrão de difração que tem seu máximo central em um ponto diretamente na frente da fenda. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com a linha que passa através do centro da fenda e o centro do padrão de difração é pequeno o suficiente para sen𝜃𝜃. Qual é a distância do máximo central do padrão de difração ao primeiro mínimo do padrão?

Q2:

Luz de comprimento de onda 475 nm passa por uma fenda de 8,25 µm em largura e cai em uma tela de 4,6 cm na frente da fenda, produzindo um padrão de difração que tem seu máximo central em um ponto diretamente na frente da fenda. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com a linha que passa através do centro da fenda e o centro do padrão de difração é pequeno o suficiente para sen𝜃𝜃. Qual é a largura do máximo central do padrão? Responda para dois algarismos significativos.

Q3:

Luz de comprimento de onda 𝜆 passando por uma fenda estreita de largura 𝑤 cai em uma tela onde é produzido um padrão de difração. Qual das seguintes fórmulas relaciona corretamente 𝜆 e 𝑤 para o ângulo 𝜃 de uma linha que cruza o centro da fenda e o centro do padrão de difração até uma linha que cruza o centro da fenda e um mínimo do padrão de difração de ordem 𝑚?

  • A𝑤𝜃=𝑚𝜆sen
  • B𝜆𝜃=𝑚𝑤sen
  • C𝑤=𝑚𝜆𝜃sen
  • D𝑚𝜃=𝑤𝜆sen
  • Esen𝜃=𝑤𝑚𝜆

Q4:

Luz passa numa fenda estreita e incide numa tela à frente da fenda, produzindo um padrão de difração que tem o seu máximo central num ponto diretamente à frente da fenda. O ângulo 𝜃 a partir da reta que interseta o centro da fenda e o centro do padrão de difração à reta que interseta o centro da fenda e o mínimo de segunda ordem do padrão de difração é de 0,24. Qual é a razão da largura da fenda para o comprimento de onda da luz? Apresente a resposta com dois algarismos significativos.

Q5:

Luz de comprimento de onda 630 nm passa por uma fenda estreita e incide numa tela 15 cm à frente da fenda, produzindo um padrão de difração que tem o seu máximo central num ponto diretamente à frente da fenda. A distância do máximo central do padrão de difração ao primeiro mínimo do padrão é de 18 mm. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com a reta que passa pelo centro da fenda e o centro do padrão de difração é pequeno o suficiente para que sen𝜃𝜃. Quanto é a largura da fenda?

Q6:

Luz de comprimento de onda 636 nm passa por uma fenda e cai em uma tela indefinidamente extensível em frente à fenda, produzindo um padrão de difração que tem seu máximo central em um ponto diretamente na frente da fenda. Nenhum mínimo é observado no padrão de difração por qualquer comprimento que a tela seja estendida. Qual é a maior largura possível da fenda?

Q7:

Luz de comprimento de onda de 400 nm passa por uma fenda de 15,0 µm de largura e incide num ecrã a 12,5 cm da fenda, produzindo um padrão de difração que tem um máximo central num ponto diretamente à frente da fenda. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com a reta que passa pelo centro da fenda e o centro do padrão de difração é pequeno o suficiente para que sen𝜃𝜃. A posição do primeiro mínimo do padrão de difração está marcado no ecrã. A fonte de luz é, em seguida, substituída por uma fonte que emite luz de comprimento de onda de 700 nm.

Que distância deveria o ecrã ser deslocado perpendicularmente à reta que passa pelo centro da fenda para o primeiro mínimo do novo padrão de difração estar posição marcada no ecrã? Apresente a resposta com três algarismos significativos.

  • A5,83 mm
  • B3,60 mm
  • C5,00 mm
  • D2,50 mm
  • E9,17 mm

A fonte de luz original com luz de 400 nm de comprimento de onda é de novo utilizada, substituindo a fonte de luz nova. Que distância deveria o ecrã ser deslocado paralelamente à reta que passa pelo centro da fenda para o primeiro mínimo do padrão de difração estar posição marcada no ecrã? Apresente a resposta com três algarismos significativos.

  • A71,4 mm
  • B34,1 mm
  • C219 mm
  • D93,8 mm
  • E125 mm

Q8:

Uma luz passa por uma fenda com 9,4 µm de largura e incide num ecrã a 42 cm de distância da fenda, produzindo um padrão de difração que tem um máximo central num ponto diretamente à frente da fenda. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com a reta que passa pelo centro da fenda e o centro do padrão de difração é pequeno o suficiente para que sen𝜃𝜃. A distância do máximo central do padrão de difração ao segundo mínimo do padrão é de 23 mm. Qual é o comprimento de onda da luz?

Q9:

Luz de comprimento de onda de 420,0 nm passa por uma fenda de 25,00 µm de largura e incide num ecrã 33,00 cm à frente da fenda, produzindo um padrão de difração que tem o seu máximo central num ponto diretamente acima da fenda. O ângulo 𝜃 é o ângulo que vai da reta que interseta o centro da fenda e o centro do padrão de difração até à reta que interseta um mínimo do padrão de difração. Existe uma diferença entre a distância 𝑑 do centro do padrão de difração ao centro do décimo mínimo do padrão de difração quando a aproximação para ângulos pequenos sen𝜃𝜃 é utilizado e quando não é. A diferença entre os valores de 𝑑 obtidos com e sem a aproximação para ângulos pequenos é Δ𝑑.

Determine Δ𝑑. Apresente a resposta com quatro algarismos significativos.

Determine a razão de Δ𝑑 para a largura da fenda. Apresente a resposta com quatro algarismos significativos.

Determine a razão de Δ𝑑 para o comprimento de onda da luz. Apresente a respsota com quatro algarismos significativos.

Q10:

Luz de comprimento de onda 𝜆 passando por uma fenda estreita de largura 𝑤 cai em uma tela à distância 𝑆 da fenda, onde um padrão de difração é produzido. O ângulo 𝜃 que a luz no padrão de difração faz com que a linha passando pelo centro da fenda e o centro do padrão de difração seja pequeno o suficiente para seno 𝜃𝜃. Qual das seguintes fórmulas está relacionada corretamente 𝜆, 𝑤, 𝑆, e a distância 𝑑 do centro do padrão de difração para o centro de um mínimo do padrão de difração de ordem 𝑚?

  • A𝑑=𝑚𝑆𝜆𝑤
  • B𝑑=𝑆𝑤𝑚𝜆
  • C𝑑=𝑚𝜆𝑆𝑤
  • D𝑑=𝑚𝜆𝑤𝑆
  • E𝑑=𝑆𝜆𝑚𝑤

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