Que tal reproduzir em casa um dos experimentos de física mais famosos de todos os tempos?

Em 1801, o físico Thomas Young provou que a luz se comporta como uma onda, ao fazer o experimento da interferência da fenda dupla – em inglês, double slit interference. As consequências foram tremendas, mudou completamente a ideia dos cientistas sobre a luz.

Hoje em dia, qualquer um pode reproduzir tal experimento em casa, sem fazer muita força.

É necessário apenas um ponteiro laser e um pedaço de papel cartão.

Peguei um pedaço de papel grosso, e com um estilete simples, fiz uma fenda única, e a fenda dupla (colocando 1 mm de espaço entre fendas).

Apontando o laser direto para a parede acontece isto, como qualquer um que já brincou com ponteiras laser sabe:

Apontando o laser verde através da fenda única deu o seguinte resultado:

Passando o laser pela fenda dupla, algo semelhante.

Note em ambos os casos, o padrão de interferência: a luz é mais forte em alguns pontos e nula em outros – parece uma linha tracejada.

A explicação de Young foi que a luz se comporta como uma onda passando pelas fendas, e gerando o padrão de reforçar ou anular as amplitudes. Vide https://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment para mais detalhes.

No caso da fenda única, o argumento é mais ou menos parecido. Mesmo com uma fenda apenas, cada ponto de luz ao longo da largura da fenda forma uma fonte. (https://www.khanacademy.org/science/physics/light-waves/interference-of-light-waves/v/single-slit-interference)

Colocando as duas fotos juntas:

No single slit é um pouco mais difícil perceber o padrão de interferência, com distância entre picos menores, e o brilho do centro é maior.

Um detalhe que eu não tinha percebido, quando li sobre como fazer a experiência. Fiz as fendas na horizontal, e o padrão resultante apareceu na vertical! Algo como no diagrama a seguir.

Pensando bem, faz sentido. Se fiz  a fenda na horizontal, ao longo de toda esta horizontal, a luz pode passar, então é como se não tivesse fenda alguma. É ao longo da vertical que há uma barreira física de verdade. Experimento prático é para isso mesmo, para perceber detalhes que passariam despercebidos olhando só para teoria.

Young, há 200 anos atrás, utilizou velas e luz do sol para fazer os seus  experimentos.

Este experimento é uma dos pilares da ótica, e uma variação extremamente interessante deste (colocando detectores para saber por qual fenda a onda vai) deu origem aos questionamentos da física quântica, que até hoje estão sendo discutidos. Vou tentar reproduzir a mesma, algum dia.

O impressionante é que, no mundo contemporâneo, é possível fazer um laboratório de física sem sair de casa. O laser, made in China, eu comprei num stand shop de eletrônicos da Av. Paulista por R$ 30,00. Um laser, um papel cartão e um estilete foram tudo o que precisei para reproduzir o experimento. Imagine o que Isaac Newton faria hoje!

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Links

https://www.khanacademy.org/science/physics/light-waves/interference-of-light-waves/v/single-slit-interference

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/interference/doubleslit/