Calculadora de difração do cabelo

Um fio de cabelo pode ser medido sem contato ao observar como a luz coerente de um laser se difrata ao seu redor. Embora o cabelo seja um obstáculo opaco, e não uma fenda aberta, o princípio de Babinet afirma que seu padrão de difração de campo distante tem o mesmo espaçamento de franjas de uma fenda de igual largura. Um padrão claro e escuro se espalha pela tela distante, e esse espaçamento permite estimar o diâmetro do fio. Para ângulos pequenos, o espaçamento entre franjas adjacentes é o comprimento de onda multiplicado pela distância entre cabelo e tela, dividido pelo diâmetro. Reorganizando, o diâmetro é comprimento de onda vezes distância dividido pelo espaçamento. A calculadora recebe comprimento de onda em nanômetros, distância em metros e espaçamento em milímetros. As conversões se simplificam, devolvendo o resultado em micrômetros: comprimento de onda em nanômetros vezes distância em metros dividido pelo espaçamento em milímetros. Um laser visível típico tem comprimento de onda entre cerca de 400 e 700 nanômetros, enquanto o cabelo humano costuma ter diâmetro de aproximadamente 17 a 180 micrômetros. Por exemplo, um laser vermelho de 650 nanômetros, tela a dois metros e franjas separadas por 20 milímetros indicam um fio de 65 micrômetros. Fios mais grossos aproximam as franjas; maior distância ou comprimento de onda afasta o padrão. A técnica de medição afeta muito a precisão. Prenda um fio na vertical atravessando o feixe, mantenha a tela perpendicular e meça a distância do cabelo à tela. Em vez de medir um único intervalo pequeno, meça vários intervalos adjacentes e divida pela quantidade. Isso reduz o erro de leitura da régua. Trabalhe em um ambiente pouco iluminado para enxergar bem o padrão e não confunda a região central larga com um intervalo comum entre franjas adjacentes. A equação usa a aproximação de pequenos ângulos, adequada quando a distância à tela é muito maior que o espaçamento e o diâmetro do fio. Para padrões muito largos, um tratamento angular exato pode ser melhor. O cabelo nem sempre é circular ou uniforme; girar o fio pode produzir outro diâmetro aparente. Acima de tudo, nunca olhe diretamente para o feixe nem o aponte para pessoas, superfícies refletoras, veículos ou aeronaves. Use um laser didático de baixa potência, controle os reflexos e siga as instruções de segurança.