O que é luz...
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O que é luz incoerente?
Um feixe de luz coerente é um feixe que, quando analisado sobre uma reta, isto é, numa dada direção, verifica-se que as ondas que o forma mantém uma relação de fase constante entre si. (Perceba que ondas que formam este feixe não necessariamente estarão em fase).
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LUZ COERENTE FORA DE FASE |
LUZ COERENTE EM FASE |
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Perceba que este feixe é formado por duas ondas bem diferentes mas que mantém uma relação de fase constante entre si, e isto garante à onda resultante um padrão de onda "irregular", "deformado", mas bem definido no tempo. |
Neste caso, além do feixe ser coerente, ele é também formado por ondas em fase; portanto são ondas iguais cujos picos e vales sempre se alinham. |
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LUZ INCOERENTE DE ONDAS DIFERENTES |
LUZ INCOERENTE DE ONDAS IGUAIS |
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Neste caso, a diferença de fases das ondas altera-se a todo instante, de modo que não se é possível extrair do fenômeno um padrão bem definido no tempo. |
Ocorre fenômeno análogo. |
Conforme descrevemos, temos luz incoerente quando as ondas que a compõe têm a suas fases repentinamente alteradas. Esta alteração esporádica é consequência da emissão destas ondas em diferentes pontos do espaço em momentos do tempo avulsos. trata-se de um processo que envolve aleatoriedade e que, por isto, gera ondas sem padrões estáveis. Deste modo, a luz incoerente pode ser facilmente encontrada na natureza.
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Pensemos num lago. Suponhamos que as gotas de chuva caiam sobre ele em pontos específicos e que as quedas se sucedem umas as outras em períodos de tempo bem definidos; deste modo teríamos uma fonte COERENTE, pois teríamos diferentes pontos de emissão, com espaçamentos bem definidos, emitindo ondas de padrões estáveis; a sobreposição destas ondas geraria uma onda de padrão também estável, portanto, coerente. No entanto, sabemos que isto não ocorre, sabemos que as gotas caem em lugares aleatórios em períodos de tempo igualmente aleatórios, deste modo temos diversas fontes emitindo desordenadamente ondas ou mesmo pulsos por todo o lago, ou seja, temos uma fonte INCOERENTE. |
A luz do sol, do fogo e das lâmpadas comuns são luzes incoerentes. Observe a imagem abaixo. Nela vemos uma lâmpada do tipo incandescente. Porque as ondas (os fótons) são gerados em lugares e momentos desordeiros, temos ali variados tipos de ondas e os tipos estão sempre mudando, de forma que o que temos é luz incoerente.
Uma vez compreendido o que é coerência, podemos classificar esta luz em temporalmente coerente e em espacialmente coerente.
➔ COERÊNCIA ESPACIAL: Temos coerência espacial quando existe uma correlação de fase das ondas em diferentes pontos na direção transversal de propagação. Dizer que uma luz tem coerência temporal significa dizer que a sua frente de onda é uniforme.
➔ COERÊNCIA TEM-PORAL: Temos coerência temporal quando existe uma correlação de fase das ondas em diferentes pontos na direção longitudinal de propagação. Dizer que uma luz tem coerência espacial significa dizer que ela é monocromática.
COERÊNCIA ESPACIAL: Para obtermos esta coerência, basta que façamos a luz incoerente incidir sobre um anteparo fendado, pois, assim, o princípio de Huygens nos garantirá que a luz será igualmente distribuída pra todos os lados, gerando-nos então frentes de onda uniformes.
Obs. 1: Embora possamos gerar luz espacialmente coerente, neste caso a onda não é plenamente coerente, pois aqui não há relação de fase constante entre as ondas:
Obs. 2: A onda resutande da superposição destas ondas também terá frente de onda uniforme.
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IMAGEM ESTÁTICA |
IMAGEM DINÂMICA |
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Podemos agora pensar em obter dois feixes de luz que guardam entre si uma relação de fase constante e, fazendo-se isto, teremos duas fontes coerentes entre si. Pare obtermos tais feixes, é necessário acrescentarmos ao nosso aparato um anteparo mais. Note que, ao fazermos isto, as alterações nas relações de fases provocadas pela fonte primária são, pela fonte secundária, igualmente distribuídas para as fontes terciárias. Deste modo as fontes terciárias estão sempre em fase, ou seja, são fontes coerentes:
Para produzirmos a coerência temporal, basta então que adicionemos um filtro, o qual permitirá a passagem de ondas de apenas uma frequência.
Obs.: O filtro poderá ser posto em qualquer região do aparato. Veja as representações abaixo:
