WORKSHOP LUZ E IMAGEM

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1 WORKSHOP LUZ E IMAGEM Aula 8 Óptica Geométrica Short-wave infrared Paulo Tribolet Abreu e Manuel Silveira Ramos Ar.Co, 2011

2 COMO FORMAR UMA IMAGEM? Cada ponto do objecto atinge todo o papel. Não se forma imagem. 2

3 CAMERA OBSCURA Reduzindo o ângulo de passagem, passamos para círculos. 3

4 PINHOLE CÂMARA ESTENOPEICA Grande angular 4

5 PINHOLE CÂMARA ESTENOPEICA Teleobjectiva 5

6 CARACTERÍSTICAS DA PINHOLE Tudo focado ou desfocado. Objectos próximos desfocam mais que objectos distantes. Relação inversa entre nitidez e exposição: pequeno orifício => mais nitidez => mais tempo de exposição. Espessura das paredes do orifício também influencia. 6

7 REFRACÇÃO A luz muda de direcção quando muda de velocidade. Aproxima-se da perpendicular quando abranda; afasta-se da perpendicular quando acelera. +rápida +rápida +lenta +lenta 7

8 REFRACÇÃO +rápida +lenta 8

9 REFRACÇÃO Uma superfície curva compensa o ângulo. 9

10 LENTE desfocado desfocado perfeitamente focado 10

11 DISTÂNCIA FOCAL E DIOPTERIA Distância focal é a distância a que se focam raios paralelos que incidem na lente. Diopteria: D = 1/F. Mede a capacidade de curvar a luz da lente. Lente F 11

12 OBJECTO EM INFINITO Imagem real. Tamanho: um ponto no foco. 12

13 OBJECTO ENTRE INFINITO E 2F Imagem real. Tamanho: menor que objecto. Invertida. 13

14 OBJECTO EM 2F Imagem real. Tamanho: igual ao objecto. Invertida. 14

15 OBJECTO ENTRE 2F E F Imagem real. Tamanho: maior que objecto. Invertida. 15

16 OBJECTO EM F Não há imagem. 16

17 OBJECTO ENTRE F E 0 Imagem virtual do lado do objecto. Tamanho: maior que objecto. Direita. 17

18 ABERRAÇÕES Só uma lente não consegue formar uma imagem perfeita. Um ponto do objecto não é transformado num ponto da imagem. O plano focal é curvo. As proporções entre distâncias no objecto não se mantêm na imagem.... Estas deficiências chamam-se aberrações. Existem 6 tipos de aberrações de primeira ordem. 18

19 ABERRAÇÃO ESFÉRICA Aberração do foco. Raios longe do eixo não focam no mesmo ponto que raios próximos do eixo. Depende da abertura da lente e da distância do objecto. Objecto no infinito => menor efeito de distorção => maior abertura. 19

20 ASTIGMATISMO Aberração do foco. Desvio na focagem de objectos oblíquos ao eixo. 20

21 COMA Aberração do foco. Raios oblíquos ao eixo não focam exactamente no plano focal. Coma positiva: foco depois do plano focal. Coma negativa: foco antes do plano focal. 21

22 ABERRAÇÃO CROMÁTICA Aberração do foco. Diferentes comprimentos de onda (cores) focam a diferentes distâncias. Comp. de onda curtos (azul) focam mais próx. que comp. de onda longos (vermelho). 22

23 CURVATURA DE CAMPO (DE PETZVAL) Movimento do ponto de focagem. O plano focal não é plano mas curvo (normalmente esférico). 23

24 DISTORÇÃO GEOMÉTRICA Movimento do ponto de focagem. O ponto de focagem de pontos do objecto fora do eixo fica desviado/distorcido. Distorção em barril para grandes angulares. Distorção em almofada para teleobjectivas. 24

25 DISTORÇÃO GEOMÉTRICA Movimento do ponto de focagem. O ponto de focagem de pontos do objecto fora do eixo fica desviado/distorcido. Distorção em barril para grandes angulares. Distorção em almofada para teleobjectivas. 25

26 OBJECTIVA Uma objectiva é uma associação de lentes que tenta compensar diferentes aberrações. Uma objectiva com lentes móveis permite focar a diferentes distâncias: move-se o eixo da lente em vez de se mover a imagem. Permite também ter diferentes distâncias focais. A distância focal não precisa de corresponder ao comprimento da objectiva (útil para objectivas muito longas). 26

27 NÚMERO F Número f mede a luminosidade de uma objectiva/lente. A luminosidade depende do diâmetro e da distância focal. f = distância focal / diâmetro = é independente dos dois. 27

28 O FACTOR 1.4 Metade da luz => multiplicar f por 1.4: Porquê? Para a mesma distância focal D, metade da área da lente significa metade da luz. Seja A metade da área de A, isto é, A = A/2. Qual a relação entre os raios r e r, e os diâmetros?!r' 2 =!r2 2 " r' 2 = r 2 = r 1.4 Portanto para passar metade da luz é necessário reduzir o raio (ou o diâmetro) em 1.4. f ' = Dist.Focal Diâmetro' = Dist.Focal Diâmetro 1.4 = 1.4! Dist.Focal Diâmetro 28

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