Dissertativa 1 - 2ª Fase - Física - IME 2020

A figura mostra um sistema usado em um laboratório de física para demonstrar a difração de luz por uma fenda. A luz de um laser de comprimento de onda $\lambda$ passa por uma fenda de largura d, formada pelo espaço entre as extremidades de duas barras de comprimento L. A outra extremidade de cada barra é mantida fixa. Depois de passar pela fenda, a luz incide em uma tela distante, na qual é observado um padrão de difração formado por regiões claras e escuras.

a) Dado que na tela são observados exatamente 3 mínimos de intensidade luminosa em cada lado do máximo central de intensidade, determine o intervalo de valores da largura d da fenda que são compatíveis com essa observação.
b) A temperatura do laboratório normalmente é mantida em 24,0 °C por um aparelho de ar condicionado. Em um dia no qual o experimento foi realizado com o aparelho de ar condicionado desligado, observou-se na tela apenas 1 mínimo de intensidade luminosa em cada lado do máximo central de intensidade, o que foi atribuído à dilatação térmica das barras. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear das barras é $\alpha$, determine o intervalo de temperaturas do laboratório, no dia em que o aparelho de ar condicionado foi desligado, que são compatíveis com essa observação.

Dados:
• comprimento de onda do laser: $\lambda$ = 532 nm;
• comprimento de cada barra a 24,0 °C: L = 50 cm;
• coeficiente de dilatação linear de cada barra: $\alpha$ = ${10}^{-7} °C^{-1}$