Calculadora de difração de fenda única

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Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: number
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

A Calculadora de difração de fenda única determina com precisão a posição angular e linear dos mínimos de difração (a·sinθ = mλ) e a largura do máximo central. Ao inserir a largura da fenda, o comprimento de onda e opcionalmente a distância até o anteparo, a ferramenta calcula as quatro primeiras ordens de franjas escuras instantaneamente.

Quando usar

Durante a análise teórica e preparação de experimentos de laboratório de óptica e ondulatória.
Para dimensionar anteparos e sensores ao calcular a separação física entre franjas de difração.
Ao verificar a envoltória de difração que modula padrões de interferência de fendas múltiplas.

Como funciona

1O usuário insere a largura da fenda a (em µm) e o comprimento de onda da fonte de luz λ (em nm).
2Define a ordem m desejada e, opcionalmente, a distância L até o anteparo (em metros).
3A ferramenta aplica a condição de mínimo a·sinθ = mλ para obter o ângulo exato θ e calcula a largura total do máximo central (2θ₁).
4Se a distância L for informada, calcula a posição linear dos mínimos no anteparo usando y = L·tanθ para até quatro ordens.

Casos de uso

Resolução de problemas didáticos de física e engenharia envolvendo difração de Fraunhofer.
Calibração de bancadas ópticas e lasers em ambientes laboratoriais de ensino e pesquisa.
Determinação indireta da largura de microfendas através da medição da distância entre franjas escuras.

Exemplos

1. Projeção de laser verde em fenda padrão de 100 µm

Estudante de Física

Contexto

Realizando um experimento de laboratório de óptica ondulatória com um anteparo posicionado a 2 metros da fenda.

Problema

Calcular onde ficarão localizadas as primeiras quatro franjas escuras e a largura linear da franja brilhante central.

Como usar

Insira 100 no campo da largura da fenda (µm), 550 no comprimento de onda (nm), 1 na ordem e 2 na distância ao anteparo (m).

slitWidthUm = 100, wavelengthNm = 550, order = 1, screenM = 2

Resultado

Primeiro mínimo em θ = 0.315128° (y = 11.00 mm), largura central total de 22.00 mm e posições lineares calculadas até a quarta ordem.

2. Análise angular com laser HeNe em microfenda de 50 µm

Pesquisador de Laboratório

Contexto

Avaliando a dispersão angular de um feixe de hélio-neônio ao passar por uma abertura estreita sem anteparo fixo.

Problema

Verificar a abertura angular do cone de difração central gerado por uma fenda reduzida.

Como usar

Defina 50 na largura da fenda (µm), 632.8 no comprimento de onda (nm) e ordem 1, deixando a distância ao anteparo em branco.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula utilizada para encontrar os mínimos de difração?

A calculadora utiliza a condição a·sinθ = mλ, onde a é a largura da fenda, θ é o ângulo de difração, m é a ordem inteira (m = 1, 2, 3...) e λ é o comprimento de onda.

Por que o máximo central tem o dobro da largura das outras franjas?

O pico central se estende entre o primeiro mínimo à esquerda (-θ₁) e o primeiro à direita (+θ₁), resultando em uma largura total de 2θ₁, enquanto as franjas secundárias ocupam apenas o intervalo entre dois mínimos consecutivos (Δθ ≈ θ₁).

O que acontece com o padrão se a largura da fenda for reduzida?

A relação é inversa: quanto menor a fenda, maiores serão os ângulos de espalhamento e mais largo será o padrão de difração projetado.

A distância até o anteparo é obrigatória?

Não, o campo de distância L é opcional; omiti-lo gera as posições em graus angulares, enquanto informá-lo calcula também as distâncias lineares em milímetros.

A aproximação de ângulos pequenos é aplicada automaticamente?

slitWidthUm = 50, wavelengthNm = 632.8, order = 1

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Projeção de laser verde em fenda padrão de 100 µm

2. Análise angular com laser HeNe em microfenda de 50 µm

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