A polarização da luz é o fenômeno pelo qual as vibrações da onda luminosa passam a ocorrer em apenas uma direção preferencial.
A luz emitida pela maioria das fontes é chamada de luz natural, pois suas vibrações ocorrem em infinitas direções perpendiculares ao sentido de propagação.
Quando essa luz atravessa um polarizador, apenas uma direção de vibração é transmitida, originando a luz polarizada linearmente.
A polarização constitui uma importante evidência experimental de que a luz é uma onda transversal, já que ondas longitudinais, como o som, não podem ser polarizadas.
CONCEITOS, FÓRMULAS E APLICAÇÕES
Conceitos fundamentais
Luz natural: vibra em todas as direções.
Luz polarizada: vibra em apenas uma direção.
Polarizador: seleciona uma única direção de vibração.
Analisador: segundo polarizador utilizado para verificar a polarização.
Polarizadores cruzados: possuem eixos perpendiculares e praticamente bloqueiam toda a luz.
Principais fórmulas
\[
\begin{aligned}
I &= \frac{I_0}{2}
\end{aligned}
\]
Após atravessar um polarizador ideal, a intensidade da luz natural reduz-se à metade.
\[
\begin{aligned}
I &= I_0\cos^2\theta
\end{aligned}
\]
Lei de Malus, em que:
\(I_0\): intensidade incidente;
\(I\): intensidade transmitida;
\(\theta\): ângulo entre os eixos dos polarizadores.
Situação
Intensidade transmitida
Luz natural → polarizador
\(I_0/2\)
Polarizadores paralelos
\(I_0\)
Polarizadores a 45°
\(I_0/2\)
Polarizadores cruzados (90°)
0
Aplicações
Óculos escuros polarizados.
Filtros para fotografia.
Telas de LCD.
Cinema 3D.
Microscopia.
Mineralogia.
Sensores ópticos.
Dicas para vestibulares
A polarização ocorre apenas em ondas transversais.
Ela demonstra a natureza transversal da luz.
Ondas sonoras não podem ser polarizadas.
Um polarizador ideal reduz a intensidade da luz natural à metade.
Dois polarizadores cruzados impedem praticamente toda a passagem da luz.
A Lei de Malus é frequentemente utilizada em exercícios envolvendo ângulos entre polarizadores.
Questão UFRGS/266
Analise cada uma das afirmações relacionadas com fenômenos ondulatórios e indique se são verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas têm o mesmo comprimento de onda.
( ) Uma onda eletromagnética que se propaga em diferentes meios mantém constante a sua velocidade.
( ) A luz do Sol é polarizável.
Quais são, respectivamente, as indicações corretas?
(A) V - V - F
(B) V - F - V
(C) F - V - F
(D) F - V - V
(E) F - F - V
RESOLUÇÃO
Análise das afirmações
1ª afirmação: Falsa.
No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade, mas **não** o mesmo comprimento de onda.
2ª afirmação: Falsa.
Ao mudar de meio, a velocidade da onda eletromagnética muda (depende do índice de refração).
3ª afirmação: Verdadeira.
A luz é uma onda transversal e pode ser polarizada.
Conclusão:
F – F – V
Resposta: Alternativa (E)
Questão UFRGS/268
Ondas eletromagnéticas
(A) de mesmo comprimento de onda não podem apresentar o fenômeno de interferência.
(B) podem propagar-se no vácuo.
(C) apresentam um campo elétrico variável paralelo à sua direção de propagação.
(D) de diversos tipos apresentam a mesma frequência no vácuo.
(E) não são polarizáveis.
RESOLUÇÃO
Análise das alternativas
(A) Falsa — ondas de mesmo comprimento de onda podem interferir. (B) Verdadeira — ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. (C) Falsa — o campo elétrico é perpendicular à direção de propagação. (D) Falsa — diferentes radiações têm frequências diferentes. (E) Falsa — ondas eletromagnéticas são polarizáveis.
Conclusão:
A única alternativa correta é a (B).
Resposta: Alternativa (B)
Questão UFRGS/351
Associe cada descrição (coluna da direita) com o nome pelo qual o fenômeno é conhecido (coluna da esquerda).
Coluna da esquerda
1. Difração
2. Dispersão
3. Polarização
Coluna da direita
( ) Luz monocromática que passa por uma pequena fenda, propaga-se em muitas direções e forma uma figura de intensidade luminosa variável.
( ) Quando um feixe de luz incide na superfície de uma lâmina de vidro plana e lisa, para um determinado ângulo de incidência a parte da luz que é refletida se propaga com o campo elétrico dessa radiação oscilando em uma única direção.
(A) 1 - 2
(B) 1 - 3
(C) 2 - 1
(D) 2 - 3
(E) 3 - 2
RESOLUÇÃO
1ª descrição → Difração
Luz passando por uma fenda estreita e se espalhando em várias direções caracteriza o fenômeno de difração.
2ª descrição → Polarização
A luz refletida em ângulo de Brewster fica com o campo elétrico oscilando em uma única direção → polarização.
Sequência correta:
1 – 3
Resposta: (B)
Questão UFRGS/352
Associe aos exemplos de ondas (coluna da direita) a propriedade correspondente (coluna da esquerda).
1. É polarizável
2. Não é polarizável
( ) onda sonora estacionária
( ) microonda
( ) luz do Sol
A sequência de números que estabelece as associações corretas na coluna da direita, quando lida de cima para baixo, é
Onda sonora estacionária:
Som é uma onda mecânica **longitudinal**, portanto **não é polarizável**.
onda sonora → 2
Microonda:
Microondas são ondas eletromagnéticas, logo **são polarizáveis**.
microonda → 1
Luz do Sol:
Luz é uma onda eletromagnética transversal, portanto **é polarizável**.
luz do Sol → 1
Conclusão:
\[
\text{Sequência: } 2 \;-\; 1 \;-\; 1
\]
Resposta: Alternativa (E)
Questão UFRGS/353
Em um experimento com um feixe de luz vermelha não polarizada que incide na superfície de uma lâmina de vidro plana e lisa, parte da luz é refletida, e a restante é refratada quando entra no vidro. Analisando a luz refletida e refratada pelo vidro, um estudante fez as seguintes afirmações:
I – O grau de polarização linear (ou plana) da luz refletida depende do ângulo de incidência da luz.
II – Há um ângulo de incidência para o qual a luz refletida é completamente planopolarizada.
III – Há um ângulo de incidência para o qual a luz refratada é completamente planopolarizada.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I
(B) Apenas III
(C) Apenas I e II
(D) Apenas II e III
(E) I, II e III
RESOLUÇÃO
Análise das afirmações
I – Verdadeira.
O grau de polarização da luz refletida **depende do ângulo de incidência**.
Quanto mais próximo do ângulo de Brewster, maior a polarização.
II – Verdadeira.
Existe um ângulo especial, chamado ângulo de Brewster, para o qual a luz refletida é **totalmente polarizada**.
\[
\tan \theta_B = \frac{n_2}{n_1}
\]
III – Falsa.
No ângulo de Brewster, a luz **refletida** é totalmente polarizada, mas a luz **refratada nunca fica completamente polarizada**.
Ela pode ter algum grau de polarização, mas nunca 100%.
Conclusão:
Apenas as afirmações I e II estão corretas.
Resposta: Alternativa (C)
Questão UFRGS/354
Analise cada uma das afirmações relacionadas com o fenômeno de polarização, indicando se é verdadeira (V) ou falsa (F).
( ) Ondas eletromagnéticas podem ser polarizadas.
( ) Quando ocorre o fenômeno físico conhecido como eco, as ondas refletidas estão polarizadas.
( ) O grau de polarização linear (ou plana) da luz refletida na superfície de uma lâmina de vidro plana e lisa depende do ângulo de incidência da luz.
Quais são, respectivamente, as indicações corretas?
(A) F - F - V
(B) F - V - F
(C) F - F - V
(D) V - F - F
(E) V - F - V
RESOLUÇÃO
Análise das afirmações
1ª afirmação: Verdadeira.
Ondas eletromagnéticas são transversais, portanto **podem ser polarizadas**.
2ª afirmação: Falsa.
O eco é uma **reflexão de ondas sonoras**, que são ondas **longitudinais** — e ondas longitudinais **não podem ser polarizadas**.
3ª afirmação: Verdadeira.
O grau de polarização da luz refletida em vidro **depende do ângulo de incidência**, aumentando até atingir o **ângulo de Brewster**.
Conclusão:
\[
\text{Sequência correta: } V - F - V
\]
Resposta: Alternativa (E)
Questão UFRGS/355
Luz não polarizada incide perpendicularmente sobre um polarizador cuja direção é paralela à do analisador, conforme representa a figura. Nesse caso, a intensidade da luz linearmente polarizada à direita do analisador é máxima.
A partir dessa situação, uma das possibilidades de se obter uma intensidade mínima de luz à direita do analisador é girar, em torno da direção de propagação da luz,
(A) apenas o analisador de 180°.
(B) apenas o polarizador de 45°.
(C) o polarizador de 45° no sentido horário e o analisador de 45° no sentido anti-horário.
(D) o polarizador de 90° no sentido horário e o analisador de 90° no sentido anti-horário.
(E) o polarizador de 180° no sentido horário e o analisador de 180° no sentido anti-horário.
RESOLUÇÃO
1. Situação inicial
A luz não polarizada atravessa o polarizador, tornando-se luz linearmente polarizada.
Como o polarizador e o analisador estão paralelos, a intensidade transmitida é máxima.
\[
I = I_0 \cos^2(\theta)
\]
Para obter intensidade mínima, precisamos fazer:
\[
\theta = 90^\circ
\]
Ou seja, o eixo do analisador deve ficar perpendicular ao eixo do polarizador.
2. Analisando as alternativas
(A) Girar apenas o analisador 180° → continua paralelo ao polarizador → intensidade máxima. Incorreta.
(B) Girar apenas o polarizador 45° → analisador continua paralelo → intensidade não é mínima. Incorreta.
(C) Polarizador +45° e analisador −45° → diferença total = 90°. Intensidade mínima.
(D) Polarizador +90° e analisador −90° → diferença total = 180° → eixos paralelos novamente. Intensidade máxima.
A única alternativa que produz diferença angular de 90° entre polarizador e analisador é:
\[
\text{Resposta correta: (C)}
\]
Questão UFRGS 2015/22
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A luz é uma onda eletromagnética formada por campos elétricos e magnéticos que variam no tempo e no espaço e que, no vácuo, são ........ entre si.
Em um feixe de luz polarizada, a direção da polarização é definida como a direção ........ da onda.
(A) paralelos – do campo elétrico
(B) paralelos – do campo magnético
(C) perpendiculares – de propagação
(D) perpendiculares – do campo elétrico
(E) perpendiculares – do campo magnético
RESOLUÇÃO
1. Relação entre os campos elétrico e magnético
Em uma onda eletromagnética, os campos elétrico e magnético oscilam:
em planos perpendiculares entre si
Além disso, ambos são perpendiculares à direção de propagação da onda.
2. Direção da polarização
Por convenção, a direção de polarização da luz é definida como a direção do:
campo elétrico
Ou seja, quando dizemos que a luz é “polarizada verticalmente”, estamos dizendo que o campo elétrico oscila na vertical.
3. Conclusão
As lacunas devem ser preenchidas por:
\[
\text{perpendiculares – do campo elétrico}
\]
Resposta: Alternativa (D)
Questão UFRGS/2010/22
Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas características.
I – A difração ocorre apenas com ondas sonoras.
II – A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.
III – A polarização ocorre apenas com ondas transversais.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I
(B) Apenas II
(C) Apenas III
(D) Apenas I e II
(E) I, II e III
RESOLUÇÃO
Análise das afirmações
I – Falsa.
Difração ocorre com qualquer onda: sonora, eletromagnética, ondas na água, ondas em cordas etc.
Não é exclusiva das ondas sonoras.
II – Falsa.
Interferência também ocorre com qualquer tipo de onda, inclusive ondas mecânicas.
Não é exclusiva das ondas eletromagnéticas.
III – Verdadeira.
Polarização só ocorre com ondas transversais.
Ondas longitudinais (como o som) não podem ser polarizadas.
Conclusão
Apenas a afirmação III está correta.
Resposta: Alternativa (C)
Questão UFRGS/2001/23
Considere as seguintes afirmações a respeito de ondas transversais e longitudinais.
I – Ondas transversais podem ser polarizadas e ondas longitudinais não.
II – Ondas transversais podem sofrer interferência e ondas longitudinais não.
III – Ondas transversais podem apresentar efeito Doppler e ondas longitudinais não.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) Apenas I e III.
RESOLUÇÃO DETALHADA
Afirmação I – Polarização
Ondas transversais têm vibração perpendicular à direção de propagação, podendo ter vários planos de oscilação.
Por isso, é possível selecionar um único plano de oscilação → polarização.
Exemplo: luz (onda eletromagnética), ondas em cordas.
Já ondas longitudinais (como o som no ar) vibram na mesma direção em que se propagam, não havendo “direções laterais” para selecionar.
Assim, ondas longitudinais não podem ser polarizadas.
Conclusão: I é verdadeira.
Afirmação II – Interferência
Interferência é a superposição de ondas que se encontram no mesmo ponto do espaço.
Isso pode ocorrer com : mecânicas, eletromagnéticas, transversais, longitudinais.
Exemplo de interferência em ondas longitudinais: batimentos sonoros entre dois diapasões de frequências próximas.
Logo, dizer que ondas longitudinais não podem sofrer interferência é falso.
Conclusão: II é falsa.
Afirmação III – Efeito Doppler
O efeito Doppler é a variação aparente da frequência percebida quando há movimento relativo entre fonte e observador.
Ele ocorre tanto para ondas sonoras (longitudinais) quanto para ondas eletromagnéticas (transversais).
Exemplo: sirene de ambulância (som, onda longitudinal) e desvio para o vermelho em galáxias (luz, onda transversal).
Portanto, não é exclusivo de ondas transversais; ondas longitudinais também apresentam efeito Doppler.
Conclusão: III é falsa.
Síntese
• I: verdadeira.
• II: falsa.
• III: falsa.
Apenas a afirmação I está correta.
A
Resposta: (A) Apenas I
Questão UFRGS/1995/31
Analise cada uma das seguintes afirmações relacionadas com o fenômeno de polarização, indicando se é verdadeira (V) ou falsa (F).
( ) Ondas eletromagnéticas podem ser polarizadas.
( ) Quando ocorre o fenômeno físico conhecido como eco, as ondas sonoras refletidas estão polarizadas.
( ) O grau de polarização linear (ou plana) da luz refletida na superfície de uma lâmina de vidro plana e lisa depende do ângulo de incidência da luz.
Quais são, pela ordem, as indicações corretas?
(A) F - F - V
(B) F - V - F
(C) F - V - V
(D) V - F - F
(E) V - F - V
RESOLUÇÃO
Análise das afirmações
1ª afirmação — Verdadeira.
Ondas eletromagnéticas são transversais, portanto **podem ser polarizadas**.
2ª afirmação — Falsa.
O eco é uma reflexão de **ondas sonoras**, que são **longitudinais**.
Ondas longitudinais **não podem ser polarizadas**.
3ª afirmação — Verdadeira.
O grau de polarização da luz refletida em vidro **depende do ângulo de incidência**, aumentando até o ângulo de Brewster.
Conclusão
A sequência correta é:
V – F – V
Resposta: Alternativa (E)
Questão UFRGS/1992/65
Associe cada descrição ao fenômeno correspondente.
1 – Difração
2 – Dispersão
3 – Polarização
( ) Luz monocromática que passa por uma pequena fenda, propaga-se em muitas direções e forma uma figura de intensidade luminosa variável.
( ) Quando um feixe de luz incide na superfície de uma lâmina de vidro plana e lisa, para um determinado ângulo de incidência a parte da luz que é refletida se propaga com o campo elétrico dessa radiação oscilando em uma única direção.
(A) 1 – 2
(B) 1 – 3
(C) 2 – 1
(D) 2 – 3
(E) 3 – 2
RESOLUÇÃO
Análise das descrições
1ª descrição → Difração.
A luz passando por uma fenda estreita e se espalhando em várias direções é o fenômeno clássico de **difração**.
2ª descrição → Polarização.
A luz refletida em um ângulo especial (ângulo de Brewster) fica com o campo elétrico oscilando em uma única direção → isso é **polarização**.
Conclusão
1 – 3
Resposta: Alternativa (B)
INTERFERÊNCIA DA LUZ
A interferência é um fenômeno ondulatório que ocorre quando
duas ou mais ondas luminosas se superpõem. Dependendo da diferença de fase
entre elas, a intensidade luminosa pode aumentar ou diminuir.
Interferência construtiva
As ondas chegam em fase.
Os máximos coincidem com máximos e os mínimos com mínimos.
O resultado é uma região mais iluminada (franja clara).
Interferência destrutiva
As ondas chegam em oposição de fase.
O máximo de uma coincide com o mínimo da outra.
O resultado é redução ou cancelamento da intensidade luminosa (franja escura).
Condições principais
\[
\Delta = m\lambda
\]
Interferência construtiva
\[
\Delta=\left(m+\frac12\right)\lambda
\]
Interferência destrutiva
\(\Delta\) = diferença de caminho;
\(\lambda\) = comprimento de onda;
\(m = 0,1,2,\ldots\)
APLICAÇÕES E OBSERVAÇÕES
Experiência da dupla fenda de Young.
Filmes finos (bolhas de sabão e películas de óleo).
Revestimentos antirreflexo de lentes.
Interferômetros utilizados em pesquisas científicas.
Para ocorrer interferência estável é necessário que as fontes sejam coerentes, isto é, possuam mesma frequência e diferença de fase constante.
Resumo: quando as ondas chegam em fase ocorre reforço da luz; quando chegam em oposição de fase ocorre diminuição ou cancelamento da intensidade luminosa.
Questão UFRGS/347
Associe os fenômenos (coluna da direita) com as situações em que eles podem ocorrer (coluna da esquerda).
Coluna da esquerda
1. Reflexão da luz numa superfície de vidro lisa
2. Eco
3. Passagem da luz do Sol por um orifício pequeno
4. Passagem da luz do Sol de um prisma de vidro para o ar
5. Onda estacionária produzida em um tubo de órgão
A luz refletida em superfícies não metálicas (como vidro) pode sair parcialmente polarizada.
Portanto, a situação correspondente é:
1
Interferência → 5
Ondas estacionárias em um tubo de órgão surgem pela superposição de ondas indo e voltando,
caracterizando interferência.
5
Refração → 4
A luz ao passar do prisma de vidro para o ar muda de direção, caracterizando refração.
4
Sequência correta:
1 – 5 – 4
Resposta: Alternativa (E)
Questão UFRGS/302
Certos raios luminosos, como os do Sol, ao se transmitirem de um meio transparente para outro, podem dar origem a vários raios refratados de cores diferentes, cada um com uma inclinação própria.
Esses raios, por estarem muito próximos ou superpostos, normalmente parecem uma única cor (branca).
Com incidência adequada, a separação das cores torna-se visível.
O fenômeno abordado no texto acima é conhecido como:
O texto descreve a luz branca sendo separada em várias cores ao atravessar um meio transparente.
Cada cor refrata com um ângulo diferente porque cada frequência tem índice de refração próprio.
Isso é exatamente o fenômeno de dispersão.
Conclusão
C
Resposta: (C) dispersão
Questão UFRGS/346
Associe aos fenômenos (coluna da direita) as situações em que eles ocorrem (coluna da esquerda).
Coluna da esquerda
1. Onda estacionária produzida em uma corda de violão
2. Passagem de luz da água para o ar
3. Passagem de ondas por um orifício com dimensões do comprimento de onda
4. Arco-íris
5. Batimentos produzidos pelas ondas sonoras oriundas de dois diapasões de frequências próximas
Batimentos entre dois diapasões de frequências próximas são um caso clássico de interferência.
Difração → 3
Ondas passando por um orifício com dimensões comparáveis ao comprimento de onda sofrem difração.
Refração → 2
A luz ao passar da água para o ar muda de direção → refração.
Sequência correta:
5 – 3 – 2
Resposta: (D)
Questão UFRGS/347
Associe os fenômenos (coluna da direita) com as situações em que eles podem ocorrer (coluna da esquerda).
Coluna da esquerda
1. Reflexão da luz numa superfície de vidro lisa
2. Eco
3. Passagem da luz do Sol por um orifício pequeno
4. Passagem da luz do Sol de um prisma de vidro para o ar
5. Onda estacionária produzida em um tubo de órgão
Luz refletida em vidro pode sair parcialmente polarizada.
Interferência → 5
Ondas estacionárias em tubo de órgão surgem por superposição de ondas.
Refração → 4
Luz passando do prisma de vidro para o ar muda de direção.
1 – 5 – 4
Resposta: (C)
Questão UFRGS/348
Dentre os seguintes fenômenos,
I – refração
II – difração
III – interferência,
quais os que podem ocorrer com a luz?
(A) Apenas II
(B) Apenas III
(C) Apenas I e II
(D) Apenas I e III
(E) I, II e III
RESOLUÇÃO
A luz pode sofrer refração, difração e interferência.
Portanto, todos os três fenômenos podem ocorrer.
E
Resposta: (E)
Questão UFRGS/349
Considere o experimento de interferência da luz transmitida através de uma fenda dupla.
A posição relativa dos máximos e mínimos da figura de intensidade depende:
(A) apenas da distância entre as fendas.
(B) apenas do comprimento de onda da luz.
(C) apenas da velocidade de propagação da luz.
(D) apenas da frequência da luz.
(E) da distância entre as fendas e do comprimento de onda da luz.
RESOLUÇÃO
No padrão de interferência da fenda dupla:
\[
y_m \propto \frac{\lambda}{d}
\]
Ou seja, depende de d (distância entre fendas) e λ (comprimento de onda).
E
Resposta: (E)
UFRGS 2022/26
Na figura abaixo, está representado um experimento de interferência em fenda dupla.
Um feixe de laser incide sobre duas fendas separadas por
\( d = 0{,}16\,\text{mm} \).
Em uma tela, colocada a uma distância
\( L = 5{,}0\,\text{m} \)
das fendas, um padrão de interferência é formado, apresentando máximos separados por
\( h = 2\,\text{cm} \).
Na figura, os máximos aparecem como linhas tracejadas.
Com esses dados, assinale a alternativa que apresenta o comprimento de onda do laser incidente.
Um bonito efeito de cor pode ser observado quando a luz solar incide sobre finas películas de óleo ou água.
Ocorre que, quando um feixe de luz incide sobre a película, ele sofre duas reflexões, uma na superfície anterior e outra na superfície posterior.
Assim, esses raios de luz refletidos percorrem diferentes caminhos, e sua superposição resulta em reforço de alguns comprimentos de onda e aniquilação de outros, dando origem às cores observadas.
O texto descreve o fenômeno clássico de interferência em películas finas.
Dois feixes refletidos percorrem caminhos diferentes e, ao se recombinarem, reforçam alguns comprimentos de onda e cancelam outros → surgem cores iridescentes.
Eexplicação aprofundada
A questão descreve o fenômeno de cores iridescentes observadas em películas finas, como óleo na água.
Este efeito é causado pela interferência da luz.
Quando a luz incide sobre uma película fina:
• parte da luz é refletida na superfície superior;
• parte é refratada, percorre a película, reflete na superfície inferior e retorna.
Esses dois raios refletem e percorrem caminhos ópticos diferentes.
A diferença de caminho óptico é:
\[
\Delta = 2\,n\,t
\]
Onde:
• \( n \) é o índice de refração da película;
• \( t \) é a espessura da película.
Além disso, deve-se considerar a inversão de fase que ocorre quando a luz reflete em um meio de maior índice de refração:
há uma inversão de fase de \( \pi \) radianos (meio comprimento de onda).
Interferência construtiva ocorre quando:
\[
\Delta = m\lambda \quad (\text{com ou sem inversão de fase})
\]
Interferência destrutiva ocorre quando:
\[
\Delta = \left(m+\tfrac{1}{2}\right)\lambda
\]
Como a luz branca contém vários comprimentos de onda, alguns sofrem interferência construtiva e outros destrutiva → surgem as cores iridescentes.
Portanto, o fenômeno responsável é claramente a interferência.
B
Resposta: (B) interferência
Questão UFRGS 2018/22
A figura I representa o experimento de Young, no qual a luz emitida pela fonte F passa por dois orifícios, originando duas fontes coerentes F₁ e F₂.
A superposição das ondas no anteparo A produz franjas claras e escuras.
A figura II mostra dois raios que chegam ao ponto P no anteparo, com diferença de caminho óptico ΔL.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas:
Se, no ponto P, há uma franja escura, a diferença ΔL deve ser igual a um número ........ de comprimentos de onda.
No ponto central O, forma-se uma franja ........ decorrente da interferência ........ das ondas.
Esta questão aborda o experimento de Young, que demonstra a interferência da luz.
Interferência construtiva e destrutiva
• Construtiva: ocorre quando as ondas chegam em fase (crista com crista).
Produz uma franja clara.
A diferença de caminho óptico é um múltiplo inteiro do comprimento de onda:
\[
\Delta L = m\lambda, \quad m = 0,1,2,\dots
\]
• Destrutiva: ocorre quando as ondas chegam em oposição de fase (crista com vale).
Produz uma franja escura.
A diferença de caminho óptico é um múltiplo semi-inteiro do comprimento de onda:
\[
\Delta L = \left(m+\tfrac{1}{2}\right)\lambda
\]
Análise da questão
1) Ponto P — franja escura
Franja escura → interferência destrutiva →
ΔL deve ser um múltiplo semi-inteiro de λ.
2) Ponto central O
No ponto central, as ondas percorrem a mesma distância:
ΔL = 0, que é um múltiplo inteiro de λ.
Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge um anteparo, conforme representa a figura (i) abaixo.
Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem que contém regiões iluminadas intercaladas, cujas intensidades diminuem a partir da região central, conforme mostra a figura (ii) abaixo.
O fenômeno óptico que explica o padrão da imagem formada pela luz é a
O padrão observado no anteparo apresenta uma região central mais intensa e franjas claras e escuras que se alternam, com intensidade decrescendo à medida que se afasta do centro.
Esse tipo de padrão é típico de difração, isto é, do espalhamento da luz ao encontrar um obstáculo ou abertura de dimensões comparáveis ao comprimento de onda.
Fio de cabelo como obstáculo
O fio de cabelo funciona como um obstáculo muito fino colocado no caminho do feixe de laser.
Em vez de simplesmente “bloquear” a luz, ele faz com que a onda luminosa se espalhe, produzindo um padrão semelhante ao de uma fenda única: um máximo central e máximos e mínimos laterais.
Por que não é interferência de duas fendas?
Embora o padrão tenha franjas, aqui não há duas fontes coerentes distintas como no experimento de Young.
O que domina é o efeito de difração em torno do obstáculo: a luz contorna o fio e interfere consigo mesma, gerando o padrão de intensidade.
Descartando as alternativas incorretas
• Dispersão: está ligada à separação de cores (como em prismas), o que não é o caso aqui.
• Polarização: envolve orientação do campo elétrico da onda, não a formação de franjas espaciais.
• Reflexão e refração: explicam mudança de direção da luz em superfícies ou meios, mas não geram o padrão de máximos e mínimos observado.
A
Resposta: (A) difração
Questão UFRGS 2010/22
Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas características.
I – A difração ocorre apenas com ondas sonoras.
II – A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.
III – A polarização ocorre apenas com ondas transversais.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) I, II e III.
RESOLUÇÃO DETALHADA
Visão geral da questão
A questão testa se você entende quais tipos de ondas podem apresentar cada fenômeno: difração, interferência e polarização.
Não é sobre fórmulas, mas sobre a natureza das ondas.
Análise de cada afirmação
Afirmação I – “A difração ocorre apenas com ondas sonoras.”
Difração é o fenômeno em que uma onda se espalha ao passar por uma abertura ou contornar um obstáculo
de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda.
Exemplos importantes:
Ondas sonoras: som contornando paredes, ouvimos alguém mesmo sem linha reta de visão.
Ondas de água: ondas passando por um canal estreito e se espalhando depois.
Luz (ondas eletromagnéticas): padrões de difração em fendas, fibras, cabelos, etc.
Portanto, não é exclusiva de ondas sonoras.
Difração ocorre com qualquer tipo de onda, desde que a geometria seja adequada.
Conclusão sobre I:Falsa.
Afirmação II – “A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.”
Interferência é a superposição de duas ou mais ondas que se encontram no mesmo ponto do espaço:
elas podem se somar (interferência construtiva) ou se cancelar parcialmente/totamente (interferência destrutiva).
Exemplos:
Ondas eletromagnéticas: interferência em fenda dupla (Young), filmes finos, holografia.
Ondas sonoras: batimentos entre dois diapasões de frequências próximas.
Ondas em cordas: ondas estacionárias em cordas de violão, cordas vibrantes em geral.
Ondas de água: padrões de interferência em tanques de ondas.
Logo, interferência não é exclusiva de ondas eletromagnéticas; é um fenômeno geral de qualquer onda
que possa se superpor.
Conclusão sobre II:Falsa.
Afirmação III – “A polarização ocorre apenas com ondas transversais.”
Polarização é a seleção de uma direção preferencial de oscilação da onda.
Para isso, é necessário que a onda tenha direções de oscilação perpendiculares à direção de propagação,
ou seja, que seja uma onda transversal.
Exemplos:
Luz (ondas eletromagnéticas): é transversal; pode ser polarizada por filtros, reflexão, etc.
Ondas em cordas: também podem ser transversais e, em princípio, polarizáveis.
Já as ondas longitudinais, como o som em meios fluidos (ar, água), têm vibração na mesma direção
da propagação, não havendo “direções laterais” para selecionar.
Por isso, ondas longitudinais não podem ser polarizadas.
Assim, a frase “a polarização ocorre apenas com ondas transversais” está correta.
Conclusão sobre III:Verdadeira.
Síntese das afirmações
• I – Falsa (difração ocorre com vários tipos de ondas, não só sonoras).
• II – Falsa (interferência ocorre com qualquer onda que possa se superpor).
• III – Verdadeira (polarização é fenômeno exclusivo de ondas transversais).
Portanto, apenas a afirmação III está correta.
C
Resposta: (C) Apenas III
Questão UFRGS 2009/21
Em um experimento de interferência, similar ao experimento de Young, duas fendas idênticas são iluminadas por uma fonte coerente monocromática.
O padrão de franjas claras e escuras é projetado em um anteparo distante.
Sobre este experimento, são feitas as seguintes afirmações:
I – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre as fendas aumenta.
II – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre o anteparo e as fendas aumenta.
III – A separação entre as franjas no anteparo aumenta se o comprimento de onda da fonte aumenta.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
RESOLUÇÃO DETALHADA
1. Contexto físico: experimento de Young
O experimento descrito é o clássico experimento de Young: uma fonte coerente e monocromática ilumina duas fendas estreitas.
Cada fenda passa a se comportar como uma fonte de ondas, e as ondas provenientes das duas fendas se superpõem no anteparo, produzindo um padrão de interferência:
franjas claras (interferência construtiva) e franjas escuras (interferência destrutiva).
O que a questão quer saber é: como o espaçamento entre essas franjas depende dos parâmetros do experimento?
2. Fórmula do espaçamento entre franjas
Para um experimento de fenda dupla com anteparo distante (aproximação de pequenos ângulos), o espaçamento entre franjas claras consecutivas é dado por:
\[
\Delta y = \frac{\lambda\,L}{d}
\]
Onde:
\(\lambda\): comprimento de onda da luz;
\(L\): distância entre o plano das fendas e o anteparo;
\(d\): distância entre as duas fendas.
Essa expressão vem da condição de interferência construtiva:
\[
d \sin\theta = m\lambda
\]
Para pequenos ângulos, \(\sin\theta \approx \tan\theta \approx \frac{y}{L}\), então:
Afirmação I – “A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre as fendas aumenta.”
Pela fórmula:
\[
\Delta y = \frac{\lambda L}{d}
\]
Note que \(\Delta y\) é inversamente proporcional a \(d\).
Isso significa:
Se d aumenta, então \(\Delta y\) diminui.
Se d diminui, então \(\Delta y\) aumenta.
Portanto, a afirmação I diz exatamente o contrário do que a física prevê.
Ela afirma que o espaçamento aumenta quando \(d\) aumenta, mas na realidade o espaçamento diminui.
Conclusão sobre I:Falsa.
Afirmação II – “A separação entre as franjas no anteparo aumenta se a distância entre o anteparo e as fendas aumenta.”
De novo, pela fórmula:
\[
\Delta y = \frac{\lambda L}{d}
\]
Agora \(\Delta y\) é diretamente proporcional a \(L\).
Isso significa:
Se L aumenta, então \(\Delta y\) aumenta.
Se L diminui, então \(\Delta y\) diminui.
Intuitivamente, quanto mais longe está o anteparo, mais “espalhado” fica o padrão de interferência, e as franjas se afastam umas das outras.
Conclusão sobre II:Verdadeira.
Afirmação III – “A separação entre as franjas no anteparo aumenta se o comprimento de onda da fonte aumenta.”
Pela mesma expressão:
\[
\Delta y = \frac{\lambda L}{d}
\]
\(\Delta y\) é diretamente proporcional a \(\lambda\).
Logo:
Se \(\lambda\) aumenta, então \(\Delta y\) aumenta.
Se \(\lambda\) diminui, então \(\Delta y\) diminui.
Em termos físicos: comprimentos de onda maiores produzem padrões de interferência mais “largos”, com franjas mais espaçadas.
Conclusão sobre III:Verdadeira.
4. Síntese final
• I – Falsa (aumentar \(d\) diminui o espaçamento).
• II – Verdadeira (aumentar \(L\) aumenta o espaçamento).
• III – Verdadeira (aumentar \(\lambda\) aumenta o espaçamento).
Portanto, estão corretas apenas as afirmações II e III.
D
Resposta: (D) Apenas II e III
Questão UFRGS 2006/27
Mediante uma engenhosa montagem experimental, Thomas Young (1773–1829) fez a luz de uma única fonte passar por duas pequenas fendas paralelas, dando origem a um par de fontes luminosas coerentes idênticas, que produziram sobre um anteparo uma figura como a registrada na fotografia abaixo.
A figura observada no anteparo é típica do fenômeno físico denominado:
Thomas Young demonstrou que a luz apresenta comportamento ondulatório ao fazer um feixe luminoso atravessar duas fendas estreitas e paralelas.
Cada fenda passa a atuar como uma fonte coerente, emitindo ondas que se propagam e se superpõem no anteparo.
O resultado dessa superposição é um padrão de franjas claras e escuras, alternadas, exatamente como o mostrado na fotografia mencionada no enunciado.
2. Por que aparecem franjas claras e escuras?
As ondas provenientes das duas fendas chegam ao anteparo com diferentes diferenças de caminho óptico.
Dependendo dessa diferença, elas podem:
se reforçar (interferência construtiva) → franja clara;
se cancelar (interferência destrutiva) → franja escura.
Assim, o padrão observado é uma assinatura clara do fenômeno de interferência.
3. Por que não é difração?
Embora cada fenda individual produza difração, o padrão característico da fotografia — alternância regular de máximos e mínimos — só aparece quando há duas fontes coerentes.
Difração por uma única fenda produz um máximo central largo e máximos laterais fracos, mas não o padrão simétrico e repetitivo típico da interferência de duas fendas.
4. Descartando as alternativas incorretas
• Dispersão: separação de cores — não ocorre aqui.
• Reflexão: mudança de direção da luz — não produz franjas.
• Refração: mudança de meio — também não gera franjas.
• Difração: ocorre, mas não explica o padrão observado; o padrão é de interferência.
A
Resposta: (A) interferência
Questão UFRGS 1993/58
Identifique cada descrição (coluna da direita) de acordo com o nome pelo qual o fenômeno é conhecido (coluna da esquerda).
1 – Difração
2 – Dispersão
3 – Interferência
( ) Luz, como a do Sol, ao se transmitir de um meio transparente para outro, pode dar origem a vários raios refratados de cores diferentes.
( ) Ondas luminosas (coerentes) provenientes de duas fontes superpõem-se formando uma figura de intensidade variável (franjas claras e escuras).
A relação numérica, de cima para baixo, da coluna da direita, que estabelece a sequência de associações corretas é:
(A) 1 – 2
(B) 1 – 3
(C) 2 – 1
(D) 2 – 3
(E) 3 – 1
RESOLUÇÃO APROFUNDADA
1. Entendendo os três fenômenos
Antes de associar as descrições, vale recapitular, com calma, o que significam:
• Difração
Difração é o fenômeno em que uma onda se espalha ao passar por uma abertura ou contornar um obstáculo
de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda.
Na óptica, aparece em fendas estreitas, bordas de objetos, fibras, cabelos etc., gerando padrões de máximos e mínimos de intensidade.
É um efeito de “espalhamento” espacial da onda.
• Dispersão
Dispersão é a separação das componentes de uma onda em função do comprimento de onda (ou frequência),
quando ela se propaga em um meio onde a velocidade depende da frequência.
Na luz, é o que acontece em prismas, gotas de chuva (arco-íris), lentes: cada cor (cada λ) sofre refração com ângulo diferente,
originando raios de cores distintas.
• Interferência
Interferência é a superposição de duas ou mais ondas coerentes (mesma frequência, relação de fase estável),
que resulta em regiões de reforço (interferência construtiva) e regiões de cancelamento (interferência destrutiva).
Na óptica, isso gera franjas claras e escuras em experimentos como o de Young, filmes finos, holografia etc.
2. Analisando a primeira descrição
“Luz, como a do Sol, ao se transmitir de um meio transparente para outro, pode dar origem a vários raios refratados de cores diferentes.”
Aqui aparecem duas pistas importantes:
Transmissão de um meio para outro → refração;
Raios refratados de cores diferentes → cada cor sofre refração com ângulo diferente.
Isso é exatamente o que ocorre em um prisma ou em gotas de chuva: a luz branca (mistura de vários comprimentos de onda)
entra em um meio (vidro, água) e cada componente espectral é desviada com um ângulo próprio.
O resultado é a separação das cores → dispersão.
Portanto, a primeira descrição corresponde ao fenômeno:
2 – Dispersão
3. Analisando a segunda descrição
“Ondas luminosas (coerentes) provenientes de duas fontes superpõem-se formando uma figura de intensidade variável (franjas claras e escuras).”
Aqui, as palavras-chave são:
Ondas luminosas coerentes → mesma frequência, fase bem definida;
Superpõem-se → somam-se ponto a ponto;
Figura de intensidade variável → regiões de maior e menor intensidade;
Franjas claras e escuras → padrão típico de interferência.
Isso é exatamente o que acontece no experimento de Young: duas fendas coerentes geram ondas que se encontram no anteparo,
produzindo máximos (interferência construtiva) e mínimos (interferência destrutiva).
O resultado é um padrão de franjas claras e escuras → interferência.
Portanto, a segunda descrição corresponde ao fenômeno:
3 – Interferência
4. Montando a sequência pedida
A questão pede a relação numérica, de cima para baixo, da coluna da direita:
• 1ª descrição → 2 (Dispersão)
• 2ª descrição → 3 (Interferência)
Sequência: 2 – 3
Conferindo com as alternativas:
(A) 1 – 2
(B) 1 – 3
(C) 2 – 1
(D) 2 – 3
(E) 3 – 1
A única que coincide com nossa análise é:
(D) 2 – 3
Resposta final: (D) 2 – 3
Questão UFRGS/285
Um observador diante de uma pintura a óleo iluminada por uma luz policromática enxerga diferentes cores.
Os principais fenômenos ondulatórios envolvidos nesta situação são:
(A) absorção e reflexão.
(B) reflexão e refração.
(C) refração e absorção.
(D) interferência e difração.
(E) difração e polarização.
RESOLUÇÃO
Análise
Uma pintura a óleo iluminada por luz policromática apresenta diferentes cores porque:
• cada pigmento **absorve** certas frequências da luz;
• as frequências não absorvidas são **refletidas**, produzindo a cor percebida.
Não há refração significativa, nem difração, nem polarização envolvidas no processo de formação das cores da pintura.