Difração das micro-ondas na grade metálica da vidraça do forno

31 de agosto, 2026 às 13:19 | Postado em Ondas eletromagnéticas, Óptica, Radiação

Professor, Lang. Saudações!! Uma onda com comprimento de onda bem maior que de uma fenda, quase não sofre difração, sendo praticamente refletida nessa fenda, certo? Inclusive esse é o fenômeno que ocorre nos aparelhos de micro-ondas. Esse dado é empírico apenas? Ou conseguimos mostrá-lo a partir do princípio de Huygens, se for o caso, como fazê-lo? Desde já, obrigado!

O que se pode inferir do Princípio de Huygens é que a difração se acentua conforme o tamanho do orifício diminui. Ou seja, quando o diâmetro de um orifício é muito menor do que o comprimento de onda da radiação que nele incide, o orifício se comporta como uma fonte puntiforme irradiando ondas esféricas.

Os orifícios na grade ou tela metálica justaposta ao vidro da porta do forno de micro-ondas tem diâmetro da ordem de milímetro e o comprimento de onda da radiação de micro-ondas no forno é da ordem de decímetro (o comprimento de onda é 122 mm ou 1,22 dm quando a  válvula magnetron opera na frequência de 2,45 GHz).

Desta forma decorre do Princípio de Huygens que a difração das micro-ondas nesses pequenos orifícios é acentuada, isto é, os pequenos orifícios irradiam frentes de onda esféricas. Nada mais se pode prever deste princípio!

Entretanto a questão relevante para o que acontece com ondas eletromagnéticas difratadas em  pequenos orifícios de uma lâmina condutora é: Qual é a razão entre a potência da radiação eletromagnética que emerge do orifício pela potência da radiação que nele incide?

A resposta foi dada de maneira geral para ondas eletromagnéticas (as micro-ondas são um caso particular de ondas eletromagnéticas) no artigo de 1944, intitulado Teoria da difração em pequenos orifícios, pelo físico Hans Bethe (prêmio Nobel de 1967).

Conforme se pode observar no artigo (ele está acessível aqui), para se chegar ao resultado procurado parte-se da Teoria Eletromagnética e é empregada uma matemática não trivial. A única referência ao Princípio de Huygens se encontra na página 173, indicando sua limitação e insuficiência para dar conta do problema.

Então, indo diretamente à resposta da questão acima indicada, a razão entre a potência da radiação eletromagnética que emerge do orifício (P) pela potência da radiação que nele incide (P₀) é igual a quarta potência da razão entre o diâmetro do orifício (d) pelo comprimento de onda (λ) da radiação. Ou seja,

P/P₀= (d/ λ)⁴.

Desta forma, como a razão d/ λ vale, em ordem de grandeza, 1/100 = 10^-2 a razão P/P₀ vale 10^-8.   Apenas a centésima milionésima parte da potência eletromagnética incidente no orifício é difratada para fora dele. Pode-se então para fins práticos considerar que a tela metálica se comporta como um bom refletor, evitando indesejáveis vazamentos das micro-ondas para o meio externo ao forno.

Sobre a segurança do fornos de micro-ondas, especialmente sobre o máximo vazamento tolerável das micro-ondas para o meio externo: PADRÃO PARA FORNO DE MICRO-ONDAS

Outra postagem sobre o tema: Difração na grade da porta do forno de micro-ondas

“Docendo discimus.” (Sêneca)