Difração: como ocorre, tipos de onda, fendas - Mundo Educação (2022)

A difração acontece quando a onda, ao encontrar um obstáculo ou atravessar uma fenda, com dimensões equivalentes ao seu comprimento de onda, fragmenta-se no seu espectro. Ele ocorre independentemente do tipo de onda, contudo, dependendo do formato da fenda (fenda simples, fenda dupla, abertura circular ou rede de difração), teremos a formação de padrões de imagens diferentes, mas todos com regiões iluminadas, conhecidas como máximos, cercadas de regiões sem iluminação, conhecidas como mínimos.

A difração e a refração, apesar de termos parecidos, são fenômenos bem distintos. Enquanto a primeira é definida como a capacidade de atravessar fendas, a segunda ocorre quando a onda passa de um meio para outro, mudando a sua velocidade de propagação e, consequentemente, a direção dos raios de luz.

Saiba mais: Intensidade, altura e timbre — aspectos relacionados a como o sistema auditivo percebe as ondas sonoras

Resumo sobre difração

  • A difração explica o ato de contornar da onda ao se deparar com um obstáculo.
  • Comprimento de onda é a distância entre a crista de uma onda até a outra crista.
  • A difração ocorre em todos os tipos de ondas, mecânicas e eletromagnéticas.
  • Na difração por uma fenda, temos uma imagem com diversos pontos de luz e pontos sem luz.
  • Na difração em fendas duplas, temos uma imagem que é combinação entre a difração e a interferência das ondas quando atravessam as fendas.
  • A rede de difração é o conjunto de N fendas, espaçadas igualmente, em que, quando a luz bater, sofrerá difração.
  • Na difração por uma abertura circular, temos um orifício circular à frente do aparato.
  • O termo difração surgiu com Francesco Grimaldi, vindo do latim, diffringere, significando “quebrar em pedaços”, já que a luz se fragmentava em diversas direções.

Videoaula sobre difração

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Como ocorre a difração?

A difração é um fenômeno ondulatório em que as ondas desviam ou contornam barreiras e fendas que estão no seu caminho. Para que ela ocorra, é indispensável que exista interação entre a onda e o obstáculo, mas também que as dimensões do obstáculo tenham tamanho comparável ao comprimento de onda (distância entre dois pontos equivalente a uma onda). Se isso não ocorrer, não haverá difração, como podemos ver na figura abaixo.

Difração: como ocorre, tipos de onda, fendas - Mundo Educação (1)
(Video) Fenômeno da Difração - Brasil Escola

A difração ocorre quando temos um laser, por exemplo, que emitirá feixes de luz que atravessarão a fenda, orifício ou obstáculo, e, após sua passagem, ele continuará se propagando até encontrar um anteparo, a superfície onde ocorrerá a formação da sua imagem.

Como a onda tomará diferentes trajetórias ao contornar ou passar por esse obstáculo, cujos comprimentos totais variarão, serão geradas diversas ondas provenientes da original que se recombinarão no anteparo, formando diferentes imagens (ou padrões) de difração.

Essas imagens dependerão exclusivamente do formato da fenda ou do orifício. Elas conterão regiões iluminadas (são os pontos de máximos criados pela interferência construtiva) cercadas de regiões escuras (pontos de mínimos formados pela interferência destrutiva).

No cotidiano dificilmente vemos o efeito da difração da luz por seu comprimento de onda possuir dimensões minúsculas, de modo que é necessário uma fenda entre\(\mathbf{4}\bullet{\mathbf{10}}^{-\mathbf{7}}\) metros e\(\mathbf{5},\mathbf{5}\bullet{\mathbf{10}}^{-\mathbf{7}} \) metros de espessura.

Contudo, nas ondas sonoras, as dimensões já são mais perceptíveis e difíceis de serem evitadas, seu comprimento de onda é da ordem de 1 metro. Por isso, conseguimos acessar o wi-fi ainda que a alguns metros de distância do modem; ouvir mesmo que estejamos atrás de paredes que não permitem a passagem de som; e criar hologramas.

Difração e tipos de onda

A difração acontece em todos os tipos de ondas, tanto em ondas mecânicas, como o som ou ondas geradas em cordas, quanto em ondas eletromagnéticas, estando ou não na faixa visível, como a luz branca e a luz ultravioleta respectivamente.

Veja também: Curiosidades sobre ondas eletromagnéticas

Difração e fendas

De acordo com a abertura que está à frente do laser que emitirá as ondas, obteremos diferentes imagens. Abaixo podemos ver algumas dessas imagens formadas.

(Video) REFLEXÃO, REFRAÇÃO E DIFRAÇÃO – DICA ENEM – Prof. Thales

Difração: como ocorre, tipos de onda, fendas - Mundo Educação (2)

À medida que o tamanho da fenda pela qual a onda passa aumentar, o fenômeno da difração ocorrerá de forma menos intensa, estando relacionado ao comprimento de onda.

  • Difração por uma fenda

Quando a luz atravessa uma única fenda, temos a formação de uma imagem com diversos pontos de luz e pontos com ausência de luz, os quais podem ser chamados, respectivamente, de franjas claras ou máximos e franjas escuras ou mínimos, devido à relação entre o comprimento de onda incidido e a largura da fenda, como podemos ver na imagem abaixo.

Além disso, no que se refere ao atingimento do obstáculo, quanto maior for o percurso da onda após ele, maior será seu espalhamento até chegar à parede. Abaixo da imagem formada pela difração em uma fenda, temos o gráfico gerado pela intensidade da luz relacionada ao aumento do ângulo entre o feixe e a normal, em que a onda será maior no centro e, conforme nos afastamos, há uma diminuição em seu brilho.

  • Difração por duas fendas

A difração em fenda dupla foi um experimento desenvolvido por Thomas Young (1773-1829), em que constam o fenômeno da difração e o fenômeno da interferência entre os feixes de luz atravessados por cada uma das fendas. Assim, a imagem formada no anteparo é uma figura de difração sobre as franjas de interferência construtiva (regiões iluminadas) e destrutiva (regiões escuras).

Difração: como ocorre, tipos de onda, fendas - Mundo Educação (4)

De acordo com o espaçamento entre os orifícios e fendas, teremos maior ou menor distância entre os máximos e os mínimos de luz, ou seja, se tivermos uma fenda extremamente fina, os máximos e mínimos serão mais espaçados.

(Video) Interferência de Ondas - Brasil Escola

Rede de difração

A rede de difração é uma combinação de N fendas espaçadas igualmente, nas quais a luz bate e sofre difração em um espectro bem definido. É necessário destacar que deve haver números astronômicos de fendas, acima de três mil.

Em razão disso, a imagem formada não apresenta mais franjas e sim linhas, os máximos principais, e seus máximos secundários são tão pequenos que não os enxergamos, sendo obtidos da interferência construtiva e destrutiva sofrida pelas ondas, conforme podemos ver no exemplo abaixo, em que θ representa o ângulo entre o feixe e a normal na rede de difração.

Difração: como ocorre, tipos de onda, fendas - Mundo Educação (5)

Em nosso cotidiano, um exemplo de rede de difração é o CD. Ele tem várias fendas, com partes mais altas, chamadas de ilhas, e partes mais baixas, conhecidas como poços, que funcionam como fendas de difração. É nessas partes que o CD consegue guardar as informações.

Difração por uma abertura circular

A difração por uma abertura circular ocorre quando temos um orifício circular, e não mais uma abertura retangular, à frente do laser, formando uma imagem como a seguinte.

Se colocarmos nessa abertura um fio de cabelo, é possível calcular o seu diâmentro. Basta sabermos a distância entre os mínimos de luz, a distância do fio de cabelo até o anteparo, e o comprimento de onda da luz incidida pelo laser.

História da difração

A primeira definição do fenômeno da difração foi desenvolvida pelo físico e padre Francesco Grimaldi (1618-1663), sendo publicada em 1665 (posterior a sua morte), e nela ele afirmava que a luz se quebrava em diversas direções, daí o nome difração, vindo do latim, diffringere, que significa “quebrar em pedaços”. Seu conceito de luz a tinha como ondulatória, comparando-a com a difração de ondas na água ao encontrar um obstáculo.

(Video) FENÔMENOS ONDULATÓRIOS Difração Polarização Ressonância e Interferência. AULA 1

Posteriormente a Grimaldi, por volta do século XVII, surgiram duas correntes científicas nos estudos da natureza da luz, uma delas era a defendida pelo Isaac Newton (1643-1727) e conhecida como teoria corpuscular da luz, em que a luz seria composta de diversas partículas (corpúsculos), e a outra era defendida por Christian Huygens (1629-1695) e chamada de teoria ondulatória da luz (ou princípio de Huygens), tratando a luz como uma onda. Como Newton já era bem conhecido no meio acadêmico e tinha vários feitos em seu currículo, seu modelo foi eleito como o mais adequado.

Apenas após 123 anos, o princípio de Huygens seria ressucitado pelo físico Thomas Young (1773-1829), que indagou a respeito da teoria de Newton, já que a teoria corpuscular não conseguia explicar algumas situações a respeito da luz, como sua velocidade, que era mesma independentemente do corpo que a emitisse. Além disso, questionou o porquê de alguns corpúsculos conseguirem ser refletidos enquanto outros são refratados.

Pensando nisso, Young constatou que considerar a luz como uma onda faria mais sentido do que ela ser uma partícula, já que as ondas têm a capacidade de se anularem ou se intensificarem.

Com base nos seus conceitos, Young foi capaz de explicar a interferência — a superposição de duas ondas no espaço — utilizando-se do experimento da fenda dupla, e os anéis de Newton — os padrões de franjas circulares claras e escuras. Infelizmente, ele não foi capaz de explicar firmemente a respeito do fenômeno da difração e da dupla refração.

Leia também: Ondas estacionárias — as oscilações periódicas produzidas pela interferência entre ondas de frequência igual

Diferenças entre difração e refração

Na difração temos as ondas contornando obstáculos ou atravessando uma ou várias fendas, provocando o espalhamento e alargamento das ondas no anteparo, enquanto na refração ocorre a alteração da velocidade de propagação da onda, devido à mudança de meio.

Isso causa uma aproximação ou um afastamento dos raios luminosos quanto à linha normal (linha imaginária que corta o meio verticalmente em 90º), produzindo alguns efeitos visuais, como o dioptro plano — quando olhamos a água e vemos o objeto mais perto do que verdadeirmente ele está.

A difração, contudo, está relacionada ao fenômeno de interferência e à propriedade das ondas transmitirem energia entre pontos do espaço.

(Video) Interferência e Difração

FAQs

Como ocorre a difração de ondas? ›

A difração acontece quando a onda, ao encontrar um obstáculo ou atravessar uma fenda, com dimensões equivalentes ao seu comprimento de onda, fragmenta-se no seu espectro.

O que é difração e como ocorre? ›

Difração é a capacidade das ondas de desviar ou contornar os obstáculos que encontram durante sua propagação, bem como o espalhamento ou alargamento das ondas após atravessar fendas e orifícios. A difração acontece tanto com as ondas mecânicas quanto com as ondas eletromagnéticas.

Quais são os tipos de difração? ›

A difração pode ocorrer tanto em ondas mecânicas, como o som e as ondas formadas em uma corda, quanto em ondas eletromagnéticas, como a luz visível, raios X etc. As ondas do mar também podem ser difratadas caso passem por algum obstáculo cujo comprimento é comparável ao ao comprimento de onda.

O que é difração de onda? ›

Difração de ondas é o desvio ou o espalhamento que uma onda apresenta, contornando ou transpondo obstáculos colocados em seu caminho. A difração ocorre a todos os tipos de ondas.

Qual a importância da difração de ondas? ›

Difração. É o encurvamento sofrido por uma onda quando esta encontra obstáculos à sua propagação. Esta propriedade das ondas foi de fundamental importância para provar que os raios de uma onda não são retilíneos.

O que e refração e difração? ›

Refração: Ocorre refração quando a onda muda seu meio de propagação. A luz do Sol, por exemplo, vem da estrela através do vácuo e sofre refração ao entrar na atmosfera terrestre. Na refração, a velocidade de propagação da onda será alterada, pois a mudança de meio gera mudança no comprimento de onda.

Quais são as classificações das ondas? ›

De acordo com sua natureza, a onda pode ser classificada em mecânica, eletromagnética ou gravitacional; de acordo com as direções de propagação, classifica-se como unidimensional, bidimensional ou tridimensional; e de acordo com a direção de vibração, como longitudinal ou transversal.

Quando não ocorre difração? ›

Não existe difração de uma onda quando seu comprimento é muito maior que a abertura da fenda (λ >> d). Nesse caso, a fenda se comporta como uma barreira intransponível para a onda, que é totalmente refletida pelo obstáculo.

O que e refração exemplos? ›

A refração da luz ocorre quando a luz passa de um meio transparente para outro meio transparente, por exemplo, do ar para a água. A onda de luz não tem sua frequência alterada, mas a sua velocidade de propagação e o comprimento da onda sim.

Quem descobriu a difração? ›

Em seu experimento, Davisson e Germer observaram o fenômeno de difração de um feixe de elétrons (com energia definida) incidindo sobre um cristal de Ni.

O que e a difusão da luz? ›

O que é Óptica de Difusão? Quando a luz incide sobre um meio, parte dela é refletida na superfície e parte penetra no meio, podendo ser tanto absorvida por ele, espalhada dentro dele e/ou transmitida através dele.

O que são ondas de exemplos? ›

As ondas são perturbações que se propagam no espaço ou em meios materiais transportando energia. De acordo com a sua natureza, as ondas podem ser classificadas em dois tipos: Ondas mecânicas: são as ondas que se propagam em meios materiais. Por exemplo: as ondas marítimas, ondas sonoras, ondas sísmicas etc.

Quais são as principais características de uma onda? ›

Em física, uma onda é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e o tempo decorrido para uma oscilação é medido pelo período da onda, que é o inverso da sua frequência.

Porque a difração das ondas sonoras e comum no dia a dia e das ondas luminosas não? ›

Resposta. Quanto maior o comprimento de onda, mais refração ela sofre. Ondas sonoras possuem comprimento de onda que varia do ordem de alguns centímetros até quase duas dezenas metros. Já as ondas luminosas possuem comprimento de onda da ordem de bilionésimo de metro.

Quando ocorre a difração da luz? ›

A difração pode ser definida como a capacidade das ondas em contornar obstáculos. Quando uma onda choca-se com um obstáculo que possui uma abertura com dimensões comparáveis a seu comprimento, as partes da onda que passam pelo espaço aberto alargam-se e atingem as regiões opostas ao obstáculo.

Qual a condição para que ocorra a difração do elétron? ›

A difração é a curvatura das ondas em torno de arestas, que ocorre quando uma parte da frente de onda encontra uma barreira ou um obstáculo.

Quando ocorre a interferência? ›

Quando duas ondas superpõem-se na mesma região do espaço, ocorre a interferência, que resulta em outra onda com intensidade diferente.

Como ocorre a refração da luz? ›

Refração da luz é um fenômeno que ocorre nas ondas eletromagnéticas que são transmitidas através de algum meio translúcido ou transparente. Quando a luz penetra em meios refringentes, ou seja, capazes de refratar a luz, a sua velocidade diminui.

Videos

1. Fenômenos Ondulatórios III: Difração, Polarização e Ressonância
(Thiago Borrajo)
2. Aula 09 - Difração, Polarização e Ressonância
(Thiago Borrajo)
3. Fenômenos ondulatórios
(Fernando Jesus de Oliveira)
4. Difração de Raios X ( DRX ): fundamentos, aplicação na catálise e interpretação de resultados
(DICAP Catálise e Processos Químicos)
5. FÍSICA ENEM | AULA 26 | DIFRAÇÃO DE ONDAS
(Yves Dantas)
6. Enemvest - Química Geral
(ENEMVEST | SOMOS Educação)

Top Articles

Latest Posts

Article information

Author: Wyatt Volkman LLD

Last Updated: 10/09/2022

Views: 6368

Rating: 4.6 / 5 (66 voted)

Reviews: 81% of readers found this page helpful

Author information

Name: Wyatt Volkman LLD

Birthday: 1992-02-16

Address: Suite 851 78549 Lubowitz Well, Wardside, TX 98080-8615

Phone: +67618977178100

Job: Manufacturing Director

Hobby: Running, Mountaineering, Inline skating, Writing, Baton twirling, Computer programming, Stone skipping

Introduction: My name is Wyatt Volkman LLD, I am a handsome, rich, comfortable, lively, zealous, graceful, gifted person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.