Difração

A difração é o fenômeno que ocorre quando uma onda, seja ela mecânica ou eletromagnética, encontra um anteparo.

Quando estamos atrás de um muro, conseguimos escutar pessoas conversando atrás dele, mas não conseguimos enxergá-las. Isso é possível devido à difração, fenômeno que ocorre tanto com ondas sonoras quanto eletromagnéticas. Nesse texto, vamos entender como ele acontece e estudar sua aplicação em exemplos.

O que é difração?

Antes de mais nada, precisamos entender o princípio de Huygens:

O Princípio de Huygens afirma que cada ponto da primeira linha de onda age como uma fonte secundária com as mesmas características da original, formando a frente de onda, que é a superfície tangente a todas as ondas secundárias.

Para melhor representar isso, suponha duas ondas se propagando para cima, conforme a figura a seguir:

A frente onda, representada ela linha azul, estaria tangenciando as fontes secundárias F. Em outras palavras, essa onda estaria “contornando” as fontes secundárias.

Quando uma onda se depara com um obstáculo e o contorna, a propagação retilínea não ocorre. Esse desvio é o que chamamos de difração.

Tamanho da fenda

A dimensão do obstáculo e sua configuração, seja anteparo ou fenda, vai ter grande influência em como a difração irá ocorrer. Vamos analisar cada um dos casos:

λ << d

Quando o comprimento de onda λ é muito menor que o tamanho da fenda d(λ << d), a onda continua quase em linha reta, tendo um pequeno desvio na sua extremidade conforme a figura que se segue:

λ ⋍ d

Por outro lado, se o comprimento de onda é igual ou da mesma ordem de grandeza que a abertura da fenda, temos uma difração bastante perceptível. A onda que sai do orifício é praticamente circular, como se existisse apenas uma fonte secundária da onda.

λ >> d

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.

Retomando a situação inicial, como um muro possui dimensões comparáveis às de uma onda sonora, o som consegue “desviar” e permitir que escutemos vozes através desse obstáculo.

Já a luz possui uma ordem de grandeza muito menor do que o muro, sendo impossível ocorrer a difração nesse caso.

Exemplos de difração

Podemos, a partir de todo o conhecimento já obtido sobre o assunto, observar esse fenômeno na prática:

  • Som: a difração desse tipo de onda pode ocorrer a partir de uma leve abertura de uma porta, enquanto pessoas conversam atrás dessa.
  • Luz: nesse caso é necessária uma fenda muito pequena, pois a onda luminosa tem um tamanho da ordem de 10-7. Consegue-se uma abertura desse tamanho passando o fio da navalha numa das faces de uma placa de vidro preta.

Difração e refração

Ambos são fenômenos ondulatórios, ou seja, ocorrem em ondas. Mas há diferença entre eles: a refração ocorre quando uma onda passa de um meio para o outro, por exemplo do ar para a água, sofrendo então um desvio. Nesse caso, a velocidade de propagação da onda é alterada.

Como vimos, a difração também é um desvio que a onda faz ao encontrar um obstáculo. Porém, nenhuma de suas propriedades é alterada, apenas sua forma, ou seja, uma onda retilínea passa a ser circular.

Videoaulas sobre difração

Confira materiais audiovisuais que vão te ajudar a ter um maior aprofundamento nesse assunto:

Conceito de difração

Nesse vídeo, você confere de uma maneira didática e ilustrada como ocorre o fenômeno ondulatório da difração.

Tudo sobre difração

Aqui, além da explicação, podemos visualizar a difração por meio de uma demonstração de um programa de computador. Difícil vai ser não entender!

Exercício resolvido

O último vídeo apresenta um exercício resolvido, ajudando a esquematizar as ideias sobre difração aplicadas.

Esse é um conteúdo muito cobrado em vestibulares e concursos, por ser importante para compreender as ondas.

Referências

Física para o ensino médio, vol. 2: mecânica – Kazuhito Yamamoto;

As faces da física – Wilson Carron;

Física, volume 5 – Coleção estudo.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduando no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Exercícios resolvidos

1. [UFRN]

Rotineiramente, observa-se que a luz solar, quando refletida pela face gravada de um CD, exibe as cores correspondentes ao espectro da referida luz. Tal fenômeno ocorre porque, nesse caso, o CD funciona como:

a) rede de difração

b) placa polarizada

c) prisma refrator

d) lente refletora

A luz incidente no CD reflete-se em feixes estreitos, que formam uma rede de difração por reflexão.

RESPOSTA: a)

2.

Thomas Young (1773-1829) fez a luz de uma fonte passar por duas fendas paralelas antes de atingir um obstáculo e observou no anteparo o surgimento de regiões claras e escuras. Marque a alternativa verdadeira a respeito desse fenômeno:

a) Trata-se do fenômeno da refração, em que a luz tem condição de passar por obstáculos.

b) Trata-se do fenômeno da difração, que ocorre somente com ondas mecânicas.

c) Trata-se do fenômeno da difração, em que, após a passagem por pequenos obstáculos, as ondas tendem a contorná-lo.

d) Trata-se do fenômeno da polarização, em que, após a passagem por pequenos obstáculos, as ondas tendem a contorná-lo.

e) Trata-se do fenômeno da difração, em que, após a passagem por pequenos obstáculos, as ondas mecânicas tendem a contorná-lo.

A difração diz respeito à tendência das ondas, mecânicas ou eletromagnéticas, de contornarem pequenos obstáculos.

RESPOSTA: c)

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