Ficha nº10

 

Difração

1. O fenómeno difração da luz ocorre quando

A. a radiação eletromagnética incide num obstáculo de dimensão com ordem de grandeza inferior ao do comprimento de onda dessa radiação.

B. a radiação eletromagnética incide num obstáculo de dimensão com ordem de grandeza superior ao do comprimento de onda dessa radiação.

C. a radiação eletromagnética incide num qualquer obstáculo.

D. a radiação eletromagnética incide num obstáculo de dimensão da ordem de grandeza do comprimento de onda dessa radiação.

2. Os sinais de televisão terrestre e os sinais de rádio utilizam, ambos, ondas rádio.

2.1. Atendendo à transparência ou opacidade da atmosfera terrestre em relação a radiações de frequência diferente, como se justifica que esses sinais sejam transmitidos por ondas rádio?

2.2. Como se explica que na habitação representada na figura, que se localiza num vale, seja possível detetar o sinal de rádio e não seja possível detetar o sinal de televisão terrestre?

2.3. Que ondas apresentam maior comprimento de onda, as ondas do sinal de televisão ou as ondas do sinal de rádio? Justifique.

2.4. Indique uma possível solução para que o sinal de televisão pudesse ser detetado na habitação.

3. A sirene de um carro de polícia emite ondas de 0,34 m de comprimento de onda. O carro aproxima-se de um observador em repouso em relação à Terra.

3.1 Sabendo-se que o som se propaga no ar com uma velocidade de 340 m s-1, determine o comprimento de onda real do som emitido pelo carro.

3.2 Compare, justificando, a frequência real com a frequência do som registada pelo observador em repouso.

4. Uma luz monocromática de um laser de 338 nm incide numa fenda de 2,5 mm. Indique, justificando, se será notória a difração da luz nessa fenda.

5. Os sonares usam a reflexão de ondas sonoras na localização de objetos; no entanto, se as ondas conseguirem "contornar" os objetos (ou seja, se o efeito da difração for importante), o sonar deixa de poder localizá-los.

Indique qual a gama de frequências a usar na deteção de objetos submersos com dimensões da ordem de alguns metros. É necessário recorrer a ultrassons? Justifique. (vsom (água), a 20 ºC = 1500 m s-1)

6. A imagem refere-se à difração da luz de um laser vermelho de 4,3 x 1014 Hz.

Determine a ordem de grandeza das dimensões das "aberturas" da rede de difração que permitiram criar este padrão.

7. O fenómeno de difração de uma onda ocorre

(A) só para ondas sonoras.

(B) com mudança da velocidade de propagação da onda.

(C) com mudança do comprimento de onda.

(D) com espalhamento da onda em torno de fendas ou obstáculos que a onda encontre ao propagar-se.

7. Os morcegos usam ultrassons, com frequências da ordem de 100 kHz, para comunicar e localizar as suas presas.

7.1. Qual o comprimento de onda destas ondas, no ar, a 20 ºC? (vsom(ar), a 20 ºC = 344 m s-1)

7.2. Porque será importante um comprimento de onda desta ordem de grandeza?

8. As ondas rádio e as micro-ondas são ondas eletromagnéticas. Embora apresentem diferente frequência, viajam no ar com a mesma velocidade e podem ambas ser usadas nas comunicações.

8.1. Além das características apresentadas, identifique mais duas que sejam comuns às ondas rádio e às micro-ondas.

8.2. Alguns satélites são usados para transmitir programas de televisão. Esses sinais são enviados aos (ou transmitidos pelos) satélites por radiações da gama de micro-ondas. Indique as características das micro-ondas que as tornam adequadas para a comunicação por satélite.

9. Selecione a opção que completa corretamente a frase seguinte.

O fenómeno de difração da luz ocorre numa fenda simples, porque ...

A . ... a frequência da luz altera-se quando passa pela fenda.

B . ... o comprimento de onda da luz altera-se na passagem pela fenda.

C . ... a largura da fenda tem um valor próximo ao do comprimento de onda da luz.

D . ... a largura da fenda é muito maior do que o comprimento de onda da luz.

10. Existem várias tecnologias que aproveitam os fenómenos ondulatórios sofridos pela radiação eletromagnética.

Faça a correspondência entre algumas dessas tecnologias listadas na coluna I e a sua utilidade referida na coluna II.

11. Classifique de verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das seguintes afirmações.

(A) O fenómeno da difração ocorre com todo o tipo de ondas.

(B) As ondas eletromagnéticas são as que mais se difratam.

(C) As comunicações por ondas eletromagnéticas fazem-se, sobretudo, na banda do espetro das ondas de rádio e micro-ondas.

(D) A luz é um meio usado para conhecer o Universo em larga escala.

12. Sobre as fibras óticas fizeram-se as seguintes considerações.

(Selecione a alternativa correta.)

A. O material do núcleo da fibra ótica deve apresentar baixa transparência (ou alta capacidade de absorção da luz).

B. O material do núcleo da fibra ótica deve apresentar elevado índice de refração mas ser inferior ao da bainha.

C. A luz propaga-se no interior da fibra ótica porque ocorre reflexão parcial.

D. O fenómeno da reflexão total ocorre quando o índice de refração do núcleo é superior ao da bainha e quando o ângulo segundo o qual a luz incide na superfície de separação núcleo/bainha é superior ao ângulo limite (ou crítico).

13. No laboratório de Física, um grupo de alunos realizou um conjunto de experiências utilizando um laser, um transferidor (360º) e um recipiente com água.

Ao projetar o laser, visualizaram dois fenómenos, apresentados nas figuras seguintes.

13.1 Identifique os fenómenos estudados pelos alunos.

13.2 Considere· agora a experiência A e responda às questões seguintes.

13.2.1 Como pode explicar-se a existência de feixes de luz de diferentes intensidades?

13.2.2 Os alunos registaram os ângulos obtidos na experiência para o feixe de luz incidente (43º) e para o feixe de luz refratado no ar (62º). Determine o índice de refração da água.

13.2.3 Sabendo que o índice de refração da água pura a 20 ºC é 1,33, estabeleça a exatidão do resultado dos alunos.

13.3 Determine, com base no valor experimental para o índice de refração da água, o valor do ângulo obtido na experiência B.

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