O que é difração?

Afinal, o que é difração? A difração é um fenômeno ondulatório que ocorre em ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas, que, ao se depararem com uma fenda única, uma fenda dupla, uma abertura circular ou uma rede de difração, sofrem espalhamentos e produzem diferentes padrões de interferência.

Leia também: 5 coisas que você precisa saber sobre as ondas

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre difração
• 2 - Como funciona a difração?
• 3 - Diferenças entre difração e refração
• 4 - Difração x reflexão
• 5 - Difração e fendas
  • → Difração por uma fenda
  • → Difração em fenda dupla
• 6 - Redes de difração
• 7 - Difração por uma abertura circular
• 8 - Difração no cotidiano
• 9 - Exercícios resolvidos sobre difração

Resumo sobre difração

• A difração é um fenômeno ondulatório que acontece quando as ondas se espalham ao atravessar ou contornar um obstáculo.
• É mais perceptível quando o tamanho da fenda e o comprimento de onda apresentam tamanhos similares.
• A reflexão, a refração e a difração são fenômenos ondulatórios que ocorrem em ondas mecânicas ou eletromagnéticas.
• A difração pode ocorrer através de uma única fenda ou fenda dupla.
• O tamanho da fenda por onde a a onda interfere na imagem formada.
• Na difração por uma abertura circular, temos um circulo luminoso ao centro e anéis de difração claros e escuros concêntricos ao redor.
• A difração é empregada no desenvolvimento de hologramas, sensores de câmeras digitais, microscópios eletrônicos e fibras ópticas.

Como funciona a difração?

O fenômeno da difração ocorre quando uma onda entra em contato com um obstáculo (por exemplo, uma fenda ou orifício), desviado-o ou atravessando-o e se espalha em diferentes padrões de interferência, dependendo do formato desse obstáculo.

Se o tamanho dessa fenda for muito maior ou muito menor que o comprimento da onda, é praticamente imperceptível notar o fenômeno da difração, mas se o tamanho da fenda e o comprimento de onda tiverem um tamanho similar, o fenômeno da difração será facilmente percebido.

A difração funciona da mesma forma em ondas mecânicas, como ondas sonoras e ondas em cordas, e em ondas eletromagnéticas, como ondas luminosas visíveis ou não a olho nu. Contudo, a difração da luz é muito pequena, já que seu comprimento de onda é minúsculo, sendo notada quando os obstáculos são muito pequenos; enquanto a difração do som é grande, já que seu comprimento de onda é da ordem de metros, podendo ser facilmento notado. Por isso, ouvimos atrás das portas, mas não vemos atrás das portas.

Diferenças entre difração e refração

A difração e a reflexão são fenômenos ondulatórios com características bem distintas. Enquanto a difração é o fenômeno no qual as ondas contornam ou percorrem um obstáculo e se espalham, a refração é o fenômeno no qual as ondas mudam de meio e sofrem alterações na sua velocidade e comprimento de onda.

Difração x reflexão

A difração e a reflexão são fenômenos ondulatórios com características bem distintas. Enquanto a difração é o fenômeno no qual as ondas contornam ou percorrem um obstáculo e se espalham, a reflexão é o fenômeno no qual as ondas, ao encontrarem um obstáculo, são refletidas por ele.

Difração e fendas

Os feixes de luz ou ondas sonoras podem formar diferentes figuras de interferência quando sofrem difração por uma fenda ou por uma dupla fenda.

→ Difração por uma fenda

Quando um feixe de luz incide em uma única fenda, ocorre o fenômeno da difração, resultando em figuras de interferência mais espalhadas, com um ponto de máxima intensidade luminosa no centro e alguns pontos mais claros (chamados de franjas claras ou pontos máximos) e outros mais escuros (chamados de franjas escuras ou pontos mínimos) em um anteparo. Nesse caso, as figuras de interferência formadas são devido à interação da onda com as bordas da fenda e não ao fenômeno da interferência.

Quando alteramos a espessura da fenda, temos mudança nas figuras formadas no anteparo, já que quanto maior for à largura da fenda, menos alargada será a onda difratada e menos espaço terá entre os pontos de máximo e mínimo.

→ Difração em fenda dupla

O experimento de difração em fenda dupla foi realizado pelo físico, médico e egiptólogo Thomas Young (1773-1829). Nele, quando um feixe de luz incide em uma fenda dupla, ocorre o fenômeno da difração e interferência (fenômeno no qual as ondas se encontram e podem se anular ou se somar), resultando em figuras de interferência mais definidas e estreitas, com franjas mais claras (interferência construtiva das ondas — ondas se somam) e mais escuras (interferência destrutiva das ondas — ondas se anulam) igualmente espaçadas em um anteparo.

Redes de difração

As redes de difração são arranjos de milhares de fendas ou ranhuras por milímetros. Quando um feixe de luz monocromático incide em uma rede de difração, ocorre o fenômeno da difração e interferência, resultando em faixas de interferência que permitem descobrir o comprimento de onda da luz.

Difração por uma abertura circular

Quando um feixe de luz incide em uma abertura ou orifício circular, ocorre o fenômeno da difração e interferência, resultando em figuras de difração com um ponto de máxima intensidade luminosa no centro (chamado de ponto de Fresnel) e anéis de difração claros (interferência construtiva) e escuros (interferência destrutiva) concêntricos ao redor.

Difração no cotidiano

A difração pode ser estudada e aplicada no desenvolvimento de diversas tecnologias. Pensando nisso, selecionamos algumas delas:

• uso do Wi-Fi a alguns metros do modem;
• hologramas;
• sensores de câmeras digitais;
• microscópios eletrônicos;
• fibra óptica;
• ouvir atrás de portas ou paredes;
• CDs e DVDs.

Exercícios resolvidos sobre difração

Questão 1

(UFMG) O muro de uma casa separa Laila de sua gatinha. Laila ouve o miado da gata, embora não consiga enxergá-la. Nessa situação, Laila pode ouvir, mas não pode ver sua gata, PORQUE

A) a onda sonora é uma onda longitudinal e a luz é uma onda transversal.

B) a velocidade da onda sonora é menor que a velocidade da luz.

C) a freqüência da onda sonora é maior que a freqüência da luz visível.

D) o comprimento de onda do som é maior que o comprimento de onda da luz visível.

Resolução:

Alternativa D

Devido ao fenômeno da difração, Laila pode ouvir, mas não pode ver sua gata, já que o comprimento de onda do som é maior que o comprimento de onda da luz visível, contornando barreiras e fendas mais facilmente.

Questão 2

(Unesp) A figura representa esquematicamente as frentes de onda de uma onda reta na superfície da água, propagando-se da região 1 para a região 2. Essas regiões são idênticas e separadas por uma barreira com abertura.

A configuração das frentes de onda observada na região 2, que mostra o que aconteceu com a onda incidente ao ar pela abertura, caracteriza o fenômeno da

A) absorção.

B) difração.

C) dispersão.

D) polarização.

E) refração.

Resolução:

Alternativa B

A configuração das frentes de onda observada na região 2, que mostra o que aconteceu com a onda incidente ao ar pela abertura, caracteriza o fenômeno da difração, em que temos a interação entre uma onda e um obstáculo.

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Ótica e Física Moderna. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009. o 16 fev. 2022 às 20:25.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Ótica, Relatividade, Física Quântica (vol. 4). Editora Blucher, 2015. o em: 16 fev. 2022 às 11:50.