Interferência de ondas

Você já deve ter deixado seu celular tocar perto das caixinhas de som de um computador e percebido que elas começaram a chiar. Também já deve ter ouvido falar que, ao viajar de avião, o celular deve ser desligado para evitar falhas nos aparelhos de comunicação. Os dois casos têm a mesma razão: a interferência de ondas.

As ondas são pulsos energéticos que se propagam pelo espaço de forma periódica. Quando duas ondas superpõem-se na mesma região do espaço, ocorre a interferência, que resulta em outra onda com intensidade diferente. Essas variações na intensidade da onda resultante são chamadas de franjas de interferência.

Esse fenômeno foi descrito por Thomas Young, em 1801, quando ele provou experimentalmente que a luz é uma onda, demonstrando que ela sofre interferência assim como as ondas do mar.

Para compreender como ocorre a interferência, primeiro devemos conhecer a amplitude e o comprimento de uma onda. Veja a figura a seguir:

Amplitude e comprimento de uma onda

A amplitude é simbolizada pela letra A e representa a altura da onda desde o ponto de equilíbrio até a altura máxima, que é o ponto de máximo da onda. A amplitude negativa representa a distância desde o ponto de equilíbrio até o ponto de mínimo.

O comprimento de onda, representado pela letra λ (lambda), corresponde à distância entre dois pontos iguais e sucessivos de um pulso de onda. Na figura a seguir, podemos ver que o pulso de onda inicia em y = 0 e termina também em y = 0. A variação no eixo x entre esses dois intervalos é o comprimento de onda.

A interferência pode ser classificada em dois tipos:

• Interferência construtiva: Ocorre quando as duas ondas que se superpõem têm a mesma fase e uma “reforça” a outra, tendo como resultado uma onda maior que as que lhe deram origem. Veja a figura:

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Na interferência construtiva, uma onda “reforça” a outra, o que resulta em uma onda maior que as de origem

Podemos ver nessa figura que a onda resultante da combinação das duas outras ondas tem a amplitude resultante dada pela soma das amplitudes individuais. Matematicamente:

A_resultante = A₁ + A₂

Sendo:

A₁ – amplitude da onda 1
A₂ – amplitude da onda 2

Como as duas ondas são iguais e A₁ = A₂ = A, temos:

A_resultante = A + A
A_resultante = 2A

Após o encontro, as duas ondas voltam a propagar-se com as suas características iniciais.

• Interferência destrutiva: Ocorre quando duas ondas que se encontram têm fases diferentes, de forma que uma aniquila a outra. Veja a figura:

Quando as duas ondas não estão em fases iguais, a interferência é destrutiva e uma aniquila a outra

A figura mostra que duas ondas que se propagam em fases diferentes, ao se encontrarem, anulam-se. O resultado é uma onda com amplitude nula. Veja como são feitos os cálculos nesse caso:

A_resultante = A₁ + A₂

Agora temos que A₁ = A e A₂ = - A, substituindo na equação acima:

A_resultante = A₁ + A₂
A_resultante = A + (-A)
A_resultante = A - A
A_resultante = 0

Nos exemplos acima, utilizamos duas ondas propagando-se com comprimentos de onda e amplitudes iguais para facilitar a compreensão do conteúdo. Porém, o fenômeno da interferência de ondas também acontece com ondas que possuem amplitudes diferentes, mas apresentam as mesmas propriedades. Nesse caso, as mesmas equações são válidas.