Eletromagnetismo no Ensino Médio

 Objetivo do experimento

Eu quero que os alunos entendam o porquê das ondas planas se tornarem circulares após passarem por um obstáculo ou por uma abertura. Eu quero que os alunos entendam o Princípio de Huygens, que estabelece o seguinte: pode considerar-se que cada ponto de uma frente de onda se comporta como uma origem pontual de ondas produzidas no sentido da propagação da onda.

Questões

1- O que acontece quando um objeto de pequena dimensão é colocado no caminho das ondas? Faça uma representação daquilo que foi observado.

2- Como você explica o observado?

3- O que acontece quando um anteparo com uma abertura é colocado no caminho das ondas? Faça uma representação das frentes de onda antes e depois de passarem pela abertura.

4- O que acontece se a abertura é diminuída? Faça uma representação das frentes de onda antes e depois destas passarem pela pequena abertura.

5- Como você explica o observado em 3 e em 4?

Respostas esperadas

Eu espero que os alunos consigam perceber que as ondas contornam o objeto e se tornam ondas circulares, por exemplo, como na foto tirada durante o experimento.

Ou como na figura abaixo:

Espero também que os alunos percebam que as ondas espalham-se em todas as direções, após passarem pelas aberturas no anteparo e consigam perceber semelhanças e diferenças, como as observadas nas fotos abaixo:

Eu quero também que os alunos percebam que a largura da abertura é próxima do comprimento de onda.

Previsão das dúvidas e dificuldades

Eu acho que os alunos terão dificuldades e dúvidas em relação ao Princípio de Huygens, sendo necessária a construção de figuras com a frente de onda plana chegando à abertura e saindo dela como ondas circulares.

Explicações dos alunos para a difração
"Quando a onda atinge um obstáculo ela desvia, ela contorna o objeto, ela muda de forma".
"Quanto maior a abertura, menos circular a onda fica".
"Ao passar pelo obstáculo, o comprimento de onda mede o mesmo que a abertura".
"A onda estava se propagando em linha reta, ao passar pela abertura muda-se a forma para semicírculos. "Porque seria como se a onda toda se espremesse para passar pela abertura, assim as partes que estivessem na direção da abertura iriam mais à frente e as demais mais atrás por estar mais distante da abertura, formando o movimento circular".

"A onda ao passar pela abertura ganha uma forma circular, isso acontece porque no início a régua pega toda extensão da vasilha e se propaga de forma reta, ao passar pela abertura, é como se a perturbação viesse de um ponto único, podendo refletir para todos os lados tomando forma circular".

Ver o planejamento de Óptica e Ondulatória