O experimento da fenda dupla

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.

 

IMG_0551
Ponteira laser, verde, 512 nm

 

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).

Fendas.png

 

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

SemFenda.png

 

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

singleslit.jpg

 

Passando o laser pela fenda dupla, algo semelhante.

doubleslit.jpg

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:SingleDoubleSlit.png

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.

 

Fendas

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.

Outra variação. Reproduzi o experimento com uma lanterna, e não deu nada. Isto era esperado. A luz é composta por várias cores e mesmo dentro da mesma cor, há várias fases aleatórias – ou seja, tudo interfere com tudo e não vemos padrão.

Para dar certo, não pode ser uma luz qualquer. A luz emitida tem que ser monocromática (uma cor apenas) e coerente (as ondas na mesma fase). Como o Young gerou esta fonte de luz há 200 anos atrás, eu não sei exatamente, mas certamente ele teve muito trabalho.

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!

 

 


 

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/

4 comentários sobre “O experimento da fenda dupla

  1. Sobre o experimento: Daria muita diferença no padrão usar o laser vermelho ao invés do verde? A distância da parede à fenda pode ajudar no distanciamento das manchas, deixar o resultado mais nítido e melhor de comparar a fenda simples e a dupla. Só ideias hehehe
    Outra coisa que vivo pensando é como esses caras no passado descobriam/criavam teorias e conclusões tão interessantes. Hoje, aprender o que eles deixaram já não é trivial, me pergunto como eles conseguiram evoluir tanto sem as facilidades que temos hoje (Internet, acesso a livros e grupos de pessoas com mesmos interesses, contato em tempo real, etc).

    Curtido por 1 pessoa

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