A difração é a curvatura das ondas quando elas passam ao redor de um obstáculo ou através de uma fenda cujas dimensões são da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. Imagine que você está às margens de um corpo de água como, por exemplo, um lago e que na superfície desse lago você pode observar constantemente pequenas ondas que se propagam por todo o corpo d’água. Estas ondas são geradas pela interação do ar com a superfície da água e pela sua tensão superficial. Agora, pense que em algum lugar desse lago existe um pequeno galho, as pequenas ondas que se propagam pelo lago vão encontrar esse galho, nesse ponto, o que vai acontecer? Algumas ondas impactarão diretamente no galho e serão refletidas, porém, as ondas que atingirem os pontos extremos dos galhos irão “dobrar” e adquirir uma aparência diferente. Este efeito de difração será mais perceptível se o tamanho do galho for semelhante ao comprimento de onda. Esta é uma das maneiras pelas quais podemos visualizar o fenômeno da difração.
Em meados do século XVII, o físico holandês Christiaan Huygens estava desenvolvendo sua teoria ondulatória da luz, que contradizia a teoria corpuscular da luz proposta por Isaac Newton. Durante seu estudo da natureza ondulatória da luz, Huygens desenvolveu um modelo conhecido como “Modelo de Huygens” para explicar como as ondas de luz se propagavam. Neste modelo, Huygens propôs que cada frente de onda de luz era composta por um número infinito de pontos que por sua vez atuavam como fontes individuais de ondas esféricas secundárias.
Embora o modelo de Huygens pudesse explicar vários fenómenos relacionados com a luz, não conseguiu explicar o fenómeno da difração. Somente em 1800 é que o engenheiro e físico francês Augustin-Jean Fresnel conseguiu explicar o fenômeno da difração usando uma modificação do modelo de Huygens. Em sua modificação, Fresnel assumiu que a amplitude das ondas secundárias emitidas era maior na direção de propagação a frente da onda do que na direção oposta, além disso, essas ondas secundárias poderiam ter fases diferentes.
Quando duas ou mais ondas coincidem no espaço, cria-se uma interferência, que pode ser construtiva quando as cristas das ondas coincidem ou destrutiva se a crista de uma onda coincide com o vale da outra. Isto resulta num “padrão de interferência” mostrando os locais onde as ondas interferiram de forma construtiva e destrutiva. No modelo Huygens – Fresnel, as frentes de onda são o resultado de interferências entre ondas esféricas secundárias emitidas por cada ponto da frente de onda.
A forma como o modelo de Huygens – Fresnel explica o fenômeno de difração é a seguinte: Quando uma onda passa ao redor de um obstáculo ou através de uma fenda, as ondas secundárias emitidas pelos pontos da frente de onda próximos às bordas do obstáculo ou fenda não podem interferir com ondas secundárias de um ponto vizinho. Desta forma, essas ondas secundárias próximas às bordas não sofrem nenhum tipo de interferência e o resultado final é que a frente da onda “dobra” e muda de formato. Como mencionado acima, este efeito é mais perceptível quando o tamanho dos obstáculos e/ou fendas é mais ou menos da mesma ordem de grandeza que o comprimento da onda incidente.
Em 1801, o cientista inglês Thomas Young demonstrou experimentalmente que a luz se comportava como uma onda, tal como Huygens postulara dois séculos antes. Young desenvolveu o experimento que leva seu nome utilizando luz monocromática e duas telas com fendas que difratavam a luz incidente.
A experiência de Young consistiu em lançar luz monocromática sobre uma tela que tinha uma fenda e que difratava a luz incidente. Seguindo esta tela havia uma segunda tela que possuía duas fendas, ambas as fendas eram responsáveis por difratar as ondas de luz que haviam sido previamente difratadas pela primeira tela. Ao passar pela segunda tela, as ondas difratadas pelas duas fendas interferiram entre si de forma construtiva em algumas partes e destrutiva em outras. Esse padrão de interferência foi observado em uma terceira tela colocada na extremidade do arranjo.
O padrão de interferência obtido no experimento de Young concordou perfeitamente com as previsões feitas pela teoria ondulatória da luz. Desta forma ficou provado que a luz se comportava como uma onda.
Artigo de: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado em Física. Cursando Mestrado em Engenharia e Física Biomédica.
Referencia autoral (APA): Zamora Ramírez, A.. (Setembro 2023). Conceito de Difração. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/difracao/. São Paulo, Brasil.
