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WO · Waves and optics

GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · Tópico 3

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3.1

Ondas e óptica

Duas ondas individualmente brilhantes podem se cancelar em um ponto se suas fases se opuserem.

Pré-requisitos: 16, 17, 18, 31, 32, 33.

  • Analisar superposição e interferência de ondas
  • Utilizar difração, polarização e formação de imagens ópticas
  • Relacionar fase, frequência e dispersão
Vocabulário Treinar
English Português
coherence/kəʊˈhɪərəns/ coerência
diffraction/dɪˈfrækʃn/ difração
phase difference/feɪz ˈdɪfrəns/ diferença de fase
3.2

Escolha o sistema e o modelo

Adicionar amplitudes das ondas e calcular a intensidade. A intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude para o mesmo meio.

3.3

Use a relação governante

Uma diferença de trajeto resulta em diferença de fase 2πΔ/λ. Fontes coerentes exigem fase relativa estável.

3.4

Aplique as condições

Para uma fenda única, os mínimos satisfazem a sin θ=mλ para inteiros não nulos m. Uma fenda dupla possui condição de interferência diferente.

3.5

Verifique a conclusão

A óptica geométrica exige uma convenção de sinais definida. Efeitos ondulatórios são relevantes quando as aberturas são comparáveis ao comprimento de onda.

3.6

Método resolvido

Ondas coerentes possuem diferença de fase estável. Some as amplitudes antes de elevá-las ao quadrado.

$$I=I_1+I_2+2\sqrt{I_1I_2}\cos\delta.$$
Para intensidades individuais iguais I0 e diferença de trajeto de um quarto de comprimento de onda,
$$\delta=2\pi\Delta/\lambda=2\pi(\lambda/4)/\lambda=\pi/2.$$
$$I=2I_0(1+\cos\delta)=2I_0(1+\cos(\pi/2))=2I_0.$$
Este caso não é nem máximo nem mínimo. Fase relativa aleatória elimina o termo cruzado em uma média temporal longa; coerência estável é uma condição física, não uma convenção de desenho.

Ondas e óptica: diagrama original do GRE
Ondas e óptica: diagrama de ensino original do GRE.
3.7

Verifique condições e vocabulário

O máximo central da fenda única não é obtido ao definir m=0 na condição dos mínimos.

coerência: Relação de fase estável entre ondas.

difração: Espalhamento de ondas e interferência causados por uma abertura ou obstáculo.

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