Difração: quais são seus efeitos?

A difração nada mais é que a capacidade da luz contornar objetos ou passar por orifícios quando parcialmente interrompidas em sua trajetória. Este é um fenômeno físico que ocorre com qualquer tipo de onda sem nenhuma restrição, como ondas sonoras ou até mesmo luminosas. Esta propriedade das ondas foi inicialmente estudada em 1803 pelo físico, médico Thomas Young, que se tornou famoso pela descoberta da interferência da luz.

Durante toda a realização dos experimentos Young demonstrou que a luz é um movimento ondulatório e também sofre difração com a passagem por pequenos orifícios. Um exemplo muito simples que é evidente nos dias atuais é a conversa de pessoas em locais que tenham uma parede entre elas, concluindo assim que as ondas sonoras sofrem com a difração.

Este fenômeno prova a generalização de que as ondas são retilíneas é equivocada, já que a parte que atinge a barreira é refletida, enquanto os raios que atingem o orifício passam por ela, contudo nem todas continuam retas. Se a propagação ocorresse em linha reta, os raios continuariam retos, e a propagação após a fenda seria uma faixa delimitada pela largura da fenda. O desvio formado é proporcional ao tamanho da fenda, pois caso a fenda seja menor que o tamanho da lamba, ou comprimento de onda, dificilmente as ondas irão passar pelo orifício.

Experiência de Young

Por volta do século XVII, vários físicos já defenderem a teoria ondulatória da luz, que afirmava que a luz era incidida por ondas, a teoria corpuscular de Newton, que descreve que a luz é uma partícula, era aceita na comunidade científica.

Em 1801, o físico e médico inglês Thomas Young foi o primeiro que demonstrou, com sólidos resultados experimentais, o fenômeno de interferência luminosa, que tem por consequência a aceitação da teoria ondulatória. Embora, hoje em dia, a teoria aceita é a dualidade onda-partícula. Na experiência realizada por Young, são utilizados três anteparos, sendo o primeiro composto por um orifício, onde ocorre difração da luz incidida, o segundo, com dois orifícios, postos lado a lado, causando novas difrações. No último, são o local onde serão projetadas as manchas pela interferência das ondas resultantes da segunda difração. Ao substituir-se estes orifícios por fendas muito estreitas, as manchas tornam-se franjas, facilitando a visualização de regiões mais bem iluminadas (máximos) e regiões mal iluminadas (mínimos).

Observa-se que o máximo de maior intensidade acontece no centro, e que após este máximo, existem regiões de menor intensidade de luz, e outras de mínimos, intercalando-se.

Importância da experiência de Young

A experiência de Young auxiliou muito na descoberta da difração, mas também em outro aspecto da luz, sua dualidade onda-partícula, onde a história começou com uma controversa pela natureza da luz visível. O primeiro marco histórico foi as duas teorias, inicialmente a de Isaac Newton em sua teoria corpuscular e a teoria ondulatória de Christiaan Huygens, sendo ambas verídicas e satisfazendo fenômenos como refração e reflexão.

No século XIX, Young fez os experimentos de fenda dupla forneceu argumentos para a teoria ondulatória de Huygens. A fenda dupla mostra a interferência da luz, mas não retira do campo da física a teoria do inglês Isaac Newton.

Em 1905, Albert Einstein trouxe a ideia de que a absorção ou emissão de luz de um corpo isso ocorrerá nos átomos do corpo do objeto. Provando que a absorção depende do comprimento de onda da luz e não de sua intensidade, esse fenômeno é facilmente entendido quando a luz é entendida como fóton. Quando alguma fonte luminosa incide sobre um objeto que absorve e passa esta energia através de um fóton para um elétron que recebe esta energia e pode escapar do seu local na camada de valência.

A dualidade, enunciada em 1924, pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, que a luz apresenta tanto características ondulatórias como corpusculares, comportando-se de uma forma dependendo do experimento feito. Tendo como embasamento a experiência de Young, com sua experiência de dupla fenda, resultando na luz com um comportamento ondulatório e os estudos feitos por Albert Einstein, sobre o efeito fotoelétrico, explicita que a luz tem o comportamento como corpúsculo, o fóton no caso.