Interferência e difração são conceitos intimamente relacionados, no entanto, são essencialmente dois tipos diferentes de ondas que se originam de fontes diferentes. Quando duas ondas de pontos de origem diferentes se encontram, os dois comprimentos de onda separados se combinam para formar uma onda. Isso é conhecido como onda de interferência.
Quando uma onda atinge uma abertura ou obstáculo, isso afeta a direção em que a onda está se propagando, e a onda resultante é conhecida como onda de difração. É importante notar que as ondas de interferência só surgem realmente quando há uma ou duas fontes de onda; quando há três ou mais, o resultado quase sempre são ondas de difração.
Interferência vs Difração
O diferença entre interferência e difração é o aparecimento de suas ondas. A interferência ocorre quando as ondas de luz se combinam por meio de dois pontos de partida diferentes. Considerando que a difração aparece devido à sobreposição dos comprimentos de onda subordinados. A intensidade da borda de interferência é sempre igual. E, ao contrário, a difração tem franjas estranhas.
Tabela de comparação entre interferência e difração (na forma tabular)
| Parâmetro de Comparação | Interferência | Difração |
|---|---|---|
| Número de pontos de origem | Dois pontos distintos | Três ou mais |
| A intensidade do ápice da onda | Todos os ápices iguais | Variado |
| Largura da franja | Igual | Desigual |
| A intensidade do vale da onda | Absolutamente nada | Desconhecido e variado |
| Onda primária ou secundária | Sempre de fonte primária | Modificado da onda primária |
O que é interferência?
A interferência ocorre quando duas ondas que emanam de dois pontos distintos interagem entre si e se combinam para criar uma forma de onda completamente diferente.
Duas ondas com picos e vales perfeitamente alinhados são consideradas "em fase", e a amplitude das ondas é simplesmente adicionada para criar a forma de onda resultante.
Quando as cristas de duas ondas são somadas, isso é conhecido como interferência construtiva, e a amplitude da forma de onda resultante será a soma das amplitudes das cristas das ondas originais.
Quando as ondas estão fora de sincronia e as cristas e vales se sobrepõem, elas estão “fora de fase”.
Se as ondas estiverem completamente fora de sincronia, ou seja, cento e oitenta graus de distância uma da outra, e as amplitudes do pico e vale das ondas opostas forem iguais, elas se cancelarão no que é conhecido como interferência destrutiva.
Se você pensar nisso no contexto de tentar mover uma grande peça de mobiliário.
Se duas pessoas empurrassem da mesma extremidade, esta é uma interferência construtiva, pois criaria mais força do que uma única pessoa, no entanto, se duas pessoas empurrassem de extremidades opostas, a mobília permaneceria parada, assim como não há onda amplitude com interferência destrutiva.
No contexto das ondas de luz, também é importante observar que uma onda de interferência mostrará uma largura consistente e igual entre as áreas claras e escuras quando projetada em uma tela.
O que é difração?
Na física, difração é quando as ondas se curvam em torno de pequenos obstáculos, como ondas sonoras passando por uma curva, ou quando as ondas se espalham depois de passar por uma pequena abertura.
As formas de onda secundárias que resultam após passar através / pelo obstáculo serão diferentes das originais, com muitas fases e amplitudes potencialmente diferentes e variadas.
A difração ocorre apenas em um nível significativo quando o tamanho do gap é comparável ao do comprimento de onda, e dado que a maioria dos comprimentos de onda são muito pequenos, quanto menor o gap, mais óbvia a difração.
Para visualizar isso, imagine ondas de ondulação do oceano chegando à costa em uma abertura rochosa estreita. Em seguida, compare isso com ondas de swell entrando na foz ou em uma marina.
No exemplo das ondas que passam por uma abertura estreita, você verá a forma de onda arredondada se espalhando no corpo d'água do outro lado da abertura, uma forma diferente da forma de onda plana que inicialmente entrou na abertura.
Isso pode ser comparado a uma marina, onde podemos ter corpos d'água maiores movendo-se do oceano para a marina, mas o tamanho da abertura significa que a água dentro da marina mal é perturbada pelas ondas de difração resultantes.
Ondas de difração não ocorrem quando as partículas passam por fendas ou ao redor de um objeto, em vez disso, elas continuam em sua trajetória original, inalteradas pelas circunstâncias externas.
As ondas de difração também têm uma variedade de intensidades de pico diferentes, devido às muitas e variadas formas de onda interagindo, bem como os vários pontos de origem (maiores que três), que precisam estar presentes para resultar em uma onda de difração.
Um fenômeno interessante é que, se uma onda de difração passar por duas lacunas distintas, veremos um padrão de interferência do outro lado, pois as duas lacunas atuam como dois novos pontos de origem.
Principais diferenças entre interferência e difração
- As ondas de interferência surgirão da combinação de dois pontos de origem distintos, enquanto as ondas de difração derivam de três ou mais.
- As intensidades dos ápices das ondas de interferência são uniformes e iguais, porém as de uma onda de difração são variadas e desiguais, por serem a soma de muitas ondas diferentes.
- Em uma onda de interferência, a largura da franja também será igual, enquanto com ondas de difração podemos ver larguras de franja inconsistentes.
- O vale de uma onda de interferência será sempre igual a zero, ao passo que o vale de uma onda de difração pode ter qualquer número de possibilidades devido às múltiplas ondas combinadas.
- As ondas de interferência também derivam de uma fonte primária ou causa da onda, como uma rocha atirada em uma piscina de água, enquanto as ondas de difração resultam como ondas secundárias depois que a primária passa por uma abertura ou por um objeto.
Conclusão
A principal diferença entre os dois tipos de ondas está na maneira como ambas são formadas. As ondas de interferência são derivadas da fonte de onda original, enquanto as ondas de difração são ondas secundárias que aparecem quando a onda interage com um obstáculo.
Ao observar as ondas de interferência e difração interagem umas com as outras, temos uma ferramenta que nos permite entender melhor as regras do nosso universo, inclusive na física quântica com o experimento de dupla fenda.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
