Instrumentos Ópticos. Instrumentos Ópticos. Prof. Augusto Melo MENU

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1 Instrumentos Ópticos MENU 1 Introdução 2 Classiicação dos instrumentos ópticos 3 Máquina otográica 4 Projetor 5 Microscópio 6 Lupa ou microscópio simples 7 Microscópio composto 8 Microscópio eletrônico 9 Microscópio eletrônico de transmissão 10 Microscópio eletrônico de varredura 11 Microscópio acústico 12 Microscópio de tunelamento 13 Lunetas 14 Luneta astronômica 15 Luneta terrestre Binóculo 16 Telescópio

2 Instrumentos ópticos Introdução Para progredir cada vez mais na investigação da natureza, o homem construiu instrumentos capazes de estender os limites impostos por seus órgãos sensoriais. ssim, o telescópio abriu as portas do ininitamente grande e o microscópio permitiu ver estruturas de dimensões ínimas, como a célula, base da vida, e até átomos.

3 Instrumentos ópticos Introdução Os instrumentos ópticos costumam ser classiicados em: Grupo I: instrumentos de projeção Caracterizam-se por ormar imagem inal real, que é projetada em uma tela diusora (tela cinematográica) ou em um anteparo otossensível (ilme otográico ou conversor eletrônico). Pertencem a esse grupo as câmeras otográicas, as ilmadoras e os projetores em geral. Grupo II: instrumentos de observação Distinguem-se por ormar imagem inal virtual, que serve de objeto real para um observador, cujo bulbo do olho se associa ao instrumento. Fazem parte desse grupo a lupa, o microscópio composto, as lunetas e os telescópios.

4 Instrumentos de Projeção Máquina Fotográica É um dispositivo destinado à ixação de imagens. Em linhas gerais, ocorre o seguinte: a objetiva da câmera (sistema convergente ormado por uma ou mais lentes) projeta a imagem real e invertida do motivo da otograia sobre um anteparo otos- sensível em que, devido a enômenos otoquímicos ou otoeletrônicos, ela ica gravada. Nas otograias mais comuns, o objeto a ser otograado é iluminado pela luz solar e esta é captada pela câmera por relexão. imagem projetada sobre o ilme (ou conversor eletrônico) é invertida, e a inversão ocorre tanto na vertical como na horizontal.

5 Instrumentos de Projeção Máquina Fotográica o i 1 p ' p ' ' p p p p p ' p i o p p'

6 Instrumentos de Projeção Projetor Trata-se de um dispositivo que ornece, de um objeto real (arquivo eletrônico, diapositivo ou ilme), uma imagem real projetada em uma tela. imagem inal é invertida (na vertical e na horizontal) e ampliada e pode comportar-se como objeto real para vários espectadores ao mesmo tempo. Observe que a objetiva do projetor é um sistema convergente de lentes. O espelho côncavo E, em cujo centro de curvatura se posiciona a onte de luz F, tem por unção minimizar as perdas de energia luminosa.

7 Instrumentos de Projeção Projetor o 1 i p p ' p p' p p' p ' p i o p p'

8 Microscópio é o instrumento que serve para ampliar, com a inalidade de observação, a imagem de objetos minúsculos. imagem pode ser ormada por meios ópticos, acústicos ou eletrônicos e recebida por relexão, processamento eletrônico ou por uma combinação dos dois métodos. Os microscópios são intensivamente usados nos mais diversos ramos da ciência, como biologia, metalurgia, espectroscopia, medicina, geologia e pesquisa cientíica em geral. Instrumentos Ópticos Microscópio

9 Instrumentos de Observação Lupa ou Microscópio Simples Esse dispositivo nada mais é do que um sistema convergente, de distância ocal da ordem de centímetros. Precursora dos instrumentos ópticos de grande ampliação, a lupa é utilizada como lente de aumento em diversas atividades, como a conecção de joias, o conserto de relógios, a ilatelia, o estudo de insetos, a criminalística, entre outras. De um objeto real situado entre o oco principal objeto e o centro óptico, a lupa ornece uma imagem virtual, direita e ampliada. Convém destacar que, para o olho do observador, a imagem ornecida pela lupa comporta-se como objeto real. ugusto Lupa

10 Instrumentos de Observação Lupa ou Microscópio Simples Os aumentos ornecidos pelas lupas raramente excedem a 10 vezes. Lupas que proporcionam aumentos da ordem de uma dezena de vezes têm distância ocal pequena, o que torna seu diâmetro também pequeno, comprometendo o brilho da imagem e sua boa visualização. i o p p ' p p' p p' p ' p i o p p'

11 Instrumentos de Observação Microscópio Composto É um instrumento de aumento constituído basicamente de dois sistemas convergentes de lentes associados coaxialmente: o primeiro é a objetiva (distância ocal da ordem de milímetros), que responde pela captação da primeira imagem do objeto; o segundo é a ocular, que, operando como lupa, orma a imagem inal, a qual se comporta como objeto para o olho do observador. O objeto a ser analisado posiciona-se um pouco além do oco objeto da objetiva, que conjuga a ele uma imagem real, invertida e ampliada. Essa imagem, ormada entre o oco objeto e o centro óptico da ocular, comporta-se como objeto para a ocular, que conjuga a ele uma imagem inal virtual, direita e ampliada.

12 Instrumentos de Observação Microscópio Composto oc o ob F 1 ' F 2 F 1 1 i 1 o o2 F 2 ' Objetiva i 2 p 2 ' Ocular ob i1 o total oc i2 o i i 2 1 p 1 p ' p 1 2 total ob oc

13 Microscópio eletrônico Em 1924 o ísico rancês Louis de Broglie mostrou que um eixe de elétrons pode ser considerado uma orma de movimento ondular com comprimentos de onda muito menores que os da luz. Com base nessa ideia, o engenheiro alemão Ernst Ruska inventou o microscópio eletrônico em Nesse aparelho, as amostras são iluminadas por um eixe de elétrons, ocalizados por um campo eletrostático ou eletromagnético. Os microscópios eletrônicos produzem imagens detalhadas com uma ampliação superior a vezes. o mostrar imagens de objetos ininitamente menores que os observados ao microscópio óptico, o microscópio eletrônico contribuiu para o progresso do conhecimento da estrutura da matéria e das células.

14 Microscópio eletrônico Microscópio eletrônico de transmissão

15 Microscópio eletrônico Microscópio eletrônico de varredura

16 Microscópio acústico Como as ondas sonoras têm comprimento de onda comparável ao da luz visível, surgiu, na década de 1940, a ideia de empregar som e não luz em microscopia. Os primeiros microscópios acústicos, porém, oram produzidos somente na década de Como as ondas sonoras, ao contrário da luz, podem penetrar em materiais opacos, os microscópios acústicos são capazes de ornecer imagens das estruturas internas, assim como da superície, de muitos objetos que não podem ser vistos ao microscópio óptico.

17 Microscópio de tunelamento invenção, em 1981, do microscópio de tunelamento (MT) valeu ao alemão Gerd Binnig e ao suíço Heinrich Rohrer bem como a Ernst Ruska o Prêmio Nobel de ísica de O MT mede a corrente elétrica criada entre a superície do objeto estudado e uma ponteira-sonda de tungstênio. orça da corrente depende da distância entre a ponteira e a superície. partir dessa inormação, é possível produzir uma imagem de alta resolução, em que são vistos até os átomos. Para isso, a extremidade da ponteira-sonda deve consistir em um único átomo, e sua elevação sobre a superície tem de ser controlada com uma posição de alguns centésimos de angström (o diâmetro de um átomo é de aproximadamente um angström, ou um décimo bilionésimo de metro). Durante seus movimentos invisíveis, a ponteira é guiada por alterações minúsculas no comprimento das pernas de um tripé de sustentação. Essas pernas são eitas de um material piezelétrico que muda de dimensões sob a inluência de um campo elétrico.

18 Microscópio de tunelamento

19 Instrumentos de Observação Lunetas São instrumentos ormados basicamente por dois sistemas convergentes de lentes, associados coaxialmente: o primeiro é a objetiva (distância ocal da ordem de decímetros ou metros), que capta a primeira imagem do objeto; o segundo é a ocular, que, operando como lupa, conjuga a imagem inal, a qual se comporta como objeto para o olho do observador. Há duas categorias de lunetas: as astronômicas, utilizadas na observação de objetos longínquos, como os corpos celestes, e as terrestres, empregadas para visar objetos não muito aastados. s lunetas terrestres são muito úteis, por exemplo, na navegação.

20 Instrumentos de Observação Luneta stronômica No caso da luneta astronômica, a luz emanada de um corpo muito aastado (teoricamente, no ininito ) incide na objetiva, que orma uma imagem real e invertida. Em razão da grande distância entre o objeto e a objetiva, a imagem conjugada por essa lente orma-se em seu plano ocal imagem. Tal imagem, posicionada entre o oco objeto e o centro óptico da ocular, comporta-se como objeto para a ocular, que az corresponder a ele uma imagem inal virtual, direita e aumentada. Essa imagem inal, porém, é invertida em relação ao objeto inicial. s lunetas não ornecem aumentos lineares dos corpos observados; apenas possibilitam a visualização desses corpos sob ângulos visuais ampliados, o que dá aos usuários melhores condições de observação. Por isso elas são denominadas instrumentos de aproximação.

21 Instrumentos de Observação Luneta stronômica Por deinição, o aumento visual ou aumento angular para essa luneta é a grandeza adimensional G, dada por: G ob oc

22 Instrumentos de Observação Luneta Terrestre construção das lunetas terrestres, embora seja parecida com a das lunetas astronômicas, conta com muitas simpliicações. s lunetas terrestres são menores, custam menos e dispõem de um sistema endireitador da imagem inal, ormado por uma ou mais lentes, que é denominado veículo. correção da imagem inal também pode ser eita por meio de prismas de relexão total, como ocorre nos binóculos, que nada mais são que duas pequenas lunetas terrestres associadas.

23 Instrumentos de Observação Binóculo

24 Instrumentos de Observação Telescópios Nos grandes observatórios de stronomia, para eliminar os inconvenientes das aberrações de esericidade e cromáticas, próprias das lentes, são utilizados, na unção de objetiva, espelhos parabólicos côncavos. ssim, os instrumentos de observação que geram a primeira imagem do astro por relexão, e não por reração da luz, deixam de ser chamados de lunetas e assumem a denominação de telescópios.

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