Questões de Concurso

Na virada do século XIX para o XX, experimentos sobre a natureza da luz levantaram questões fundamentais. Em 1801, Thomas Young realizou o experimento da dupla fenda, observando padrões de interferência. Em 1905, Einstein explicou o efeito fotoelétrico usando o conceito de quantum de luz. Nesse contexto, considere a situação a seguir.

Um professor preparando aula sobre natureza da luz apresenta aos alunos o seguinte experimento mental moderno: um feixe de luz de baixíssima intensidade (poucos fótons por segundo) passa por um arranjo de dupla fenda e atinge um detector de fótons sensível. O experimento é realizado por tempo prolongado, registrando a posição de chegada de cada fóton individual.

Sobre os resultados esperados deste experimento, é correto afirmar que:

(a)

os fótons chegarão ao detector de forma aleatória e uniforme, sem formar padrão de interferência, pois cada fóton passa individualmente e não há outros fótons para interferir com ele.

(b)

gradualmente, com o acúmulo de detecções ao longo do tempo, emergirá um padrão de interferência característico, com regiões de máximos e mínimos, demonstrando que cada fóton "interfere consigo mesmo" ao passar simultaneamente pelas duas fendas.

(c)

se detectores forem colocados nas fendas para identificar por qual fenda cada fóton passou, o padrão de interferência será mantido, mas poderemos correlacionar cada fóton detectado com sua fenda de origem.

(d)

o padrão observado dependerá fundamentalmente da frequência da luz: para frequências muito altas (raios-X), observa-se comportamento corpuscular sem interferência; para frequências baixas (infravermelho), observa-se interferência

(e)

a intensidade baixa do feixe fará com que o padrão de interferência tenha contraste reduzido, aproximando-se de uma distribuição uniforme conforme a intensidade diminui.