Questão 104 — ENEM 2017 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Óptica Física (natureza ondulatória da luz, interferência e difração)
• ⚡ Nível: Médio — exige diferenciar corretamente quatro fenômenos ondulatórios (difração, interferência, reflexão, polarização) e associá-los ao experimento certo.
• 🎯 Tema/Habilidade: Experimento de fenda dupla de Young e a comprovação da natureza ondulatória da luz (compreender processos naturais/tecnológicos com base em interações e transformações de energia)
• 🏆 Gabarito: E — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual teoria sobre a natureza da luz o experimento de Young sustenta, e quais fenômenos físicos observados nele justificam essa teoria?"
• Palavras-chave decisivas: duas fendas, franjas claras e escuras, padrão
• Armadilha típica: confundir os nomes dos fenômenos ondulatórios — trocar "interferência" por "reflexão" (D) ou "difração" por "polarização" (C), ou ainda associar o experimento à teoria corpuscular (A e B), ignorando que corpúsculos não formam padrões alternados de luz e sombra.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar que o padrão de franjas só se explica se a luz se comportar como onda, e nomear corretamente os dois fenômenos ondulatórios envolvidos (a luz contornando as fendas e as ondas se somando/cancelando no anteparo).

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Teoria corpuscular (Newton): propunha que a luz era formada por partículas (corpúsculos) que viajavam em linha reta; explicava bem a reflexão e a refração, mas não explicava por que a luz poderia se espalhar e se somar/cancelar formando faixas alternadas.
• Teoria ondulatória (Huygens/Young/Fresnel): propõe que a luz se propaga como onda eletromagnética, sujeita aos mesmos fenômenos de qualquer onda: reflexão, refração, difração, interferência e polarização.
• Difração: capacidade de uma onda contornar obstáculos ou passar por aberturas estreitas e se espalhar além do que a óptica geométrica (raios retos) preveria. É o que permite que a luz, ao passar pelas fendas estreitas, se abra em forma de leque e alcance regiões "de sombra".
• Interferência: superposição de duas ou mais ondas coerentes (mesma frequência, fase constante). Quando as cristas coincidem (fase), ocorre interferência construtiva (franja clara); quando crista encontra vale (oposição de fase), ocorre interferência destrutiva (franja escura).
• Reflexão x Refração x Polarização (para descartar): reflexão é o retorno da luz ao atingir uma superfície; refração é o desvio ao mudar de meio; polarização é a orientação das oscilações do campo elétrico em um único plano. Nenhum desses três é o mecanismo que gera o padrão de franjas no experimento de Young — eles ocorrem em outras situações ópticas, mas não explicam a alternância de luz e sombra observada aqui.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "um feixe de luz monocromático passa por dois anteparos com fendas muito pequenas" → fendas muito pequenas (da ordem do comprimento de onda da luz) são a condição necessária para que ocorra difração significativa; se as fendas fossem grandes, a luz simplesmente atravessaria em linha reta, sem se espalhar.
• Evidência 2: "a luz forma um padrão com franjas claras e escuras" → esse padrão alternado só é explicado pela superposição de ondas que se somam (franja clara) ou se cancelam (franja escura) — ou seja, interferência. Um fluxo de partículas clássicas, ao passar por duas aberturas, produziria apenas duas faixas de luz sobrepostas às sombras das fendas, jamais um padrão de múltiplas franjas alternadas.
• Síntese: a figura mostra exatamente a sequência física esperada — luz monocromática → fenda simples (que "recorta" uma frente de onda coerente) → fenda dupla (onde cada fenda se comporta como nova fonte de ondas, por difração) → anteparo com franjas (resultado da interferência entre as duas fontes secundárias). Cada etapa da montagem existe para viabilizar um dos dois fenômenos citados na alternativa correta.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entendendo o papel da primeira fenda

A luz monocromática, ao atravessar a fenda simples (primeiro anteparo), sofre difração: a abertura estreita força a frente de onda a se espalhar, garantindo que a luz chegue às duas fendas seguintes de forma coerente (mesma fase), condição indispensável para que a interferência posterior seja estável e visível. Sem essa etapa, as duas fendas do segundo anteparo não seriam iluminadas em fase, e o padrão de franjas não se formaria de maneira nítida.

Subpasso 4.2 — O papel da fenda dupla e a formação das franjas

Ao atingir o segundo anteparo, cada uma das duas fendas muito pequenas volta a difratar a luz, funcionando como duas novas fontes de ondas circulares (princípio de Huygens). Essas duas ondas se propagam e se sobrepõem no espaço entre o anteparo e a tela final. Em pontos onde a diferença de percurso entre as duas ondas é um número inteiro de comprimentos de onda (Δ = nλ), as cristas se encontram e ocorre interferência construtiva → franja clara. Em pontos onde a diferença de percurso é um múltiplo ímpar de meio comprimento de onda (Δ = (n + ½)λ), crista encontra vale e ocorre interferência destrutiva → franja escura. É exatamente essa alternância regular que aparece no anteparo final da figura.

Subpasso 4.3 — Verificação: por que isso só faz sentido para uma onda

Se a luz fosse exclusivamente um fluxo de partículas (corpúsculos), cada corpúsculo passaria por uma das duas fendas e seguiria trajetória retilínea, produzindo no anteparo apenas duas regiões iluminadas alinhadas às fendas, sem qualquer alternância de faixas claras e escuras entre elas. A existência de múltiplas franjas — inclusive escuras exatamente atrás das fendas, em certas posições — só é compatível com a soma (e o cancelamento) de amplitudes de onda. Logo, o resultado experimental de Young corrobora a teoria ondulatória, sustentada pelos fenômenos de difração (espalhamento nas fendas) e interferência (superposição que gera as franjas). Isso bate exatamente com a alternativa E.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e refração.

❌ Incorreta: além de vincular o resultado à teoria errada (corpuscular), nem dispersão (separação de cores, que exige luz policromática) nem refração (mudança de meio) ocorrem nesse arranjo — a luz é monocromática e não muda de meio de propagação entre as fendas e o anteparo.

B) corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e reflexão.

❌ Incorreta: pelo mesmo motivo da alternativa A, a teoria corpuscular não explica o padrão de franjas; e reflexão (retorno da luz ao atingir uma superfície) também não é o fenômeno responsável pela formação das faixas claras e escuras no anteparo.

C) ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e polarização.

❌ Incorreta: acerta a teoria (ondulatória), mas erra um dos fenômenos — a polarização (restrição do plano de oscilação do campo elétrico) não é evidenciada nesse experimento; o fenômeno que efetivamente cria as franjas é a interferência, não a polarização.

D) ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer interferência e reflexão.

❌ Incorreta: acerta a teoria e um dos fenômenos (interferência), mas troca a difração pela reflexão; não há superfície refletora envolvida na formação do padrão — o espalhamento da luz nas fendas é difração, não reflexão.

E) ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e interferência.

✅ Correta: reúne corretamente a teoria (ondulatória) e os dois fenômenos que, em conjunto, explicam o experimento — a difração (espalhamento da luz ao atravessar as fendas estreitas) permite que as duas fendas atuem como fontes coerentes, e a interferência (superposição dessas ondas) produz o padrão alternado de franjas claras e escuras observado no anteparo.

🏆 Gabarito: E — o experimento de Young só é explicável pela teoria ondulatória, pois depende da difração da luz nas fendas estreitas e da interferência entre as ondas resultantes para formar as franjas claras e escuras.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: nenhuma outra alternativa combina corretamente teoria e fenômenos; A e B erram a teoria, C e D acertam a teoria mas trocam um dos dois fenômenos, e apenas E apresenta a dupla correta (difração + interferência).
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente cobra o experimento da fenda dupla de Young como marco histórico da comprovação da natureza ondulatória da luz, geralmente pedindo a identificação do fenômeno responsável pelo padrão de franjas.
• Generalização: sempre que um experimento envolver formação de um padrão de faixas claras e escuras (franjas) a partir de fendas estreitas, pense automaticamente em "difração + interferência" e em teoria ondulatória — esse é o par conceitual clássico e indissociável do fenômeno.
• Dica de eliminação rápida: primeiro decida a teoria (a existência de múltiplas franjas alternadas elimina de imediato a corpuscular, cortando A e B); depois, entre as opções ondulatórias, lembre que "franjas" = soma/cancelamento de ondas = interferência (nunca reflexão) e que a passagem por fenda estreita = difração (nunca polarização) — isso elimina C e D, restando apenas E.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões sobre CDs/DVDs como redes de difração (cores formadas por interferência da luz branca) e em experimentos de filme fino de sabão ou de óleo sobre água, que também produzem cores por interferência.