Aula 9 A Difração. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel
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- Herman Lancastre Amorim
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1 Aula 9 A Difração Física 4 Ref. Halliday Volume4
2 Sumário Difração de fenda única circular A difração de Raios-X
3 Relembrando... Uma única fenda com Largura Finita A figura de difração de fenda simples com larguras finitas é dada por:
4 Relembrando... Duas Fendas com Larguras Finitas A figura da Intensidade de fenda dupla com larguras finitas é dada por:
5 Difração de Fenda Única Circular Difração formada por uma abertura circular É interessante porque esse fenômeno desempenha um papel muito importante no estudo do limite de resolução de instrumentos de ótica!!! A capacidade de sistemas óticos de distinguir entre corpos com pouca distância entre si é limitada por causa da natureza ondulatória da luz; A figura de difração formada por uma abertura circular é constituída por um disco central brilhante circundado por anéis claros e escuros VER FIGURA
6 Difração de Fenda Única Circular Difração formada por uma abertura circular
7 Difração de Fenda Única Circular Difração formada por uma abertura circular R [rad] é o ângulo entre o centro da figura e o primeiro mínimo e D é o diâmetro; Primeiro mínimo - abertura circular Onde D é o diâmetro da abertura; Onde a é a largura da fenda; A diferença do fator 1,22 vem por causa da forma circular da abertura!!!
8 Difração de Fenda Circular Poder de Resolução Fenda circular O limite de resolução nos fornece a separação mínima entre dois objetos para que eles possam ser distinguíveis em um instrumento óptico.
9 Difração de Fenda Circular Poder de Resolução Fenda circular
10 Difração de Fenda Única Circular Poder de Resolução (ou Limite de resolução) R [rad] é o ângulo entre o centro da figura e o primeiro mínimo e D é o diâmetro; Primeiro mínimo - abertura circular * O critério de Rayleigh define a separação mínima entre dois objetos para que eles possam ser distinguíveis em um instrumento ótico e define, portanto, o limite de resolução!
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12 Difração num CD, DVD e Blu-ray Quais são as diferenças (e similaridades) entre estas tecnologias?
13 Exercícios I) Resolução do olho - Uma luz de comprimento de 500 nm, próxima ao centro do espectro visível, entra no olho humano. Embora o diâmetro da pupila varie de pessoa, vamos estimar que um diâmetro diurno seja de 2 mm. a) Estime o ângulo de resolução limitante para estes olhos, supondo que sua resolução seja limitada apenas pela difração. b) Determine a distância de separação mínima d entre as duas fontes pontuais que o olho pode distinguir se as fontes pontuais estiverem a uma distância L=25 cm do observador.
14 Difração de Raios-X Os raios-x foram descobertos em 1895 por Wilhelm Röntgen; Raio-X é uma onda eletromagnética com comprimento de onda na ordem de m (0,1 nm); -Devido à sua descoberta, Röntgen foi laureado com o primeiro Nobel de Física, em Após a descoberta dos raios-x, Röntgen recebeu o título de Doutor Honorário em Medicina, da Universidade de Würzburg.
15 Difração de Raios-X Os raios-x Como estudar as propriedades destes raios??? Para comprimentos de onda tão pequenos, uma rede de difração óptica comum não pode ser utilizada; Por exemplo: Se =0,10 nm e d=3000 nm, o máximo de primeira ordem ocorre em =0,0019º. Muito próximo do máximo central para que possa ser distinguido na prática!
16 Difração de Raios-X Em 1912, o físico Max von Laue imaginou que um sólido cristalino (composto com um arranjo regular de átomos), pudesse ser usado como uma rede de difração tridimensional natural para os raios-x; O processo de difração de raios-x por um cristal é complicado, mas de maneira geral as ondas se espalham e sofrem interferência resultando em máximos e mínimos de interferência Os máximos de intensidade aparecem em certas direções que podem ser identificadas como se os raios-x incidentes fossem refletidos por uma família de planos refletores paralelos (planos cristalinos) do cristal;
17 Difração de Raios-X Rede Cristalina Ex.: Cloreto de Sódio
18 Difração de Raios-X Rede Cristalina Ex.: Cloreto de Sódio
19 Difração de Raios-X Planos Cristalinos A diferença de percurso entre os dois feixes, considerando a incidência perpendicular do feixe ao plano cristalino, é: Lei de Bragg
20 Difração de Raios-X -Por que os raios-x são capazes de atravessar partes de nosso corpo? -Por que raios UV são capazes de atravessar parte de nossa pele? -Por que raios visíveis são refletidos por nossa pele?
21 Difração de Raios-X Lembre-se, raios-x são raios ionizantes! São capazes de arrancar elétrons dos átomos; São capazes de danificar nosso DNA. Mas a frente veremos que isso é devido à frequência alta desta onda eletromagnética. Ondas eletromagnéticas com alta frequência possuem alta energia.
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