Questões básicas sobre lentes de ampliação Índice Questões básicas sobre lentes de ampliação 2 1. Selecione a potência de ampliação adequada a seu fim 2 2. A potência de ampliação muda com as condições de uso 3 3. Lentes de ampliação especiais para fins especiais 4
Questões básicas sobre lentes de ampliação Dr. Zyun Koana Professor de ópticas, Universidade Sofia Professor emérito, Universidade de Tóquio 1. Selecione a potência de ampliação adequada a seu fim Uma lente de ampliação ou um vidro de ampliação, também chamado de lupa, é uma objetiva ou um sistema de objetivas que podem formar uma imagem virtual ampliada de um objeto. Quando uma lente de ampliação é colocada entre o objeto e o olho do observador, o observador podem inspecionar detalhes do objeto visualizando a imagem ampliada desse. As lentes de ampliação de várias potências de ampliação são fabricadas de acordo com o fim a que se destinam a ser usadas. O mesmo objeto pode ser visto em grande escala através de uma lente com potência de ampliação superior. Contudo, as lentes de ampliação com potência de ampliação superior possuem as falhas de um campo de imagem mais pequeno e uma distância efetiva mais curta (ou seja, a distância entre o objeto em inspeção e a lente de ampliação); o último efeito torna seu uso menos conveniente. A lente de ampliação com uma potência de ampliação de 2x a 3x é normalmente uma lente convexa, relativamente baixa em custo; as que têm uma elevada potência de ampliação são compostas por 2 a 5 peças de lentes convexas e côncavas feitas de diferentes tipos de vidros ópticos de acordo com o design óptico elaborado para a correção de aberrações, entre outros, sendo mais caras. Para a leitura de documentos com letras pequenas, as lentes de ampliação com potência de ampliação de 2x a 3x, consequentemente com um campo de imagem mais amplo, são adequadas. As que possuem uma potência de ampliação de 5x a 7x são mais adequadas para uso diário em secretária. Para a inspeção de detalhes muito finos, é recomendada a potência de ampliação de 10x a 15x. Contudo, se você tentasse ler um jornal com uma lente de ampliação com uma potência de ampliação de 10x, teria de mover a lente de ampliação ao longo de cada letra devido ao campo de imagem mais pequeno, com o resultado de não ser capaz de acompanhar a importação das frases. Portanto, você deve selecionar uma lente de ampliação com uma potência de ampliação que se adeque a seu fim e confirmar que as lentes de ampliação mais caras com uma potência de ampliação superior não são, de todo, universalmente utilizáveis. Esta é a primeira questão básica sobre a seleção de lentes de ampliação. A observação com uma potência de ampliação de 20x ou superior é normalmente obtida com um microscópio composto, que possui uma objetiva e um óculo separados por uma distância definitiva. A objetiva forma uma imagem real amplificada, mas invertida de um objeto em inspeção, e o óculo, que é um tipo especial de lente de ampliação, amplia ainda mais a imagem real. Assim, é possível comparar o microscópio composto com uma lente de ampliação de duas fases, enquanto uma lente de ampliação é considerada uma de etapa única. Assim, a anterior pode ser ter uma potência de ampliação extremamente elevada, como entre 100x e 1000x; e quando usada a uma potência de ampliação baixa de 20x a 30x, possui um campo de imagem maior e uma distância efetiva superior a uma lente de ampliação com a mesma potência. Contudo, o microscópio composto possui algumas desvantagens; é enorme e dispendioso, o objeto em inspeção deve ser colocado em sua base, e a imagem ampliada observada fica invertida. Aqui é possível verificar a vantagem de ter lentes de ampliação de 20x a 30x, o que torna possível a observação da imagem real (ou seja, não invertida) de cada parte de um objeto grande que não pode ser apoiada na base do microscópio. Tais lentes de ampliação são indispensáveis, por exemplo, em processos fotomecânicos. Contudo, estas lentes de elevada potência de ampliação possuem uma distância efetiva muito curta e, além disso, o eixo ótico do olho do observador deve coincidir corretamente com o da lente de ampliação.
Esta última condição requer alguma experiência por parte do usuário e o uso incorreto destas lentes de ampliação impedem o usuário de tirar total partido de seu desempenho. Mais uma vez, se deve enfatizar que se deve selecionar cuidadosamente as potências de ampliação das lentes, agora disponíveis entre 2x a 30x. 2. A potência de ampliação muda com as condições de uso Até ao momento o termo potência de ampliação tem sido usado sem uma explicação precisa. É diferente da ampliação da imagem, ou seja, a quantidade física definida como a relação do alcance lateral da imagem do próprio objeto pequeno. A potência de ampliação se refere à combinação de uma lente de ampliação (ou um microscópio composto) e um olho observador. É definida como a relação do ângulo de visão da imagem virtual ampliada de um objeto pequeno com a do mesmo objetivo visto a olho nu a uma distância de 250 mm (ca. 10 ), o que é aproximadamente igual à relação do comprimento da imagem formada na retina do olho em cada caso. Assim, se a potência de ampliação de uma lente de ampliação for 7x, o alcance lateral da imagem vista através dessa é 7 vezes a do mesmo objetivo visto a olho nu a uma distância de 250 mm. Neste caso, a área é amplificada cerca de 72 ou 49 vezes. Lente de ampliação Olho Objeto colocado no plano focal da lente de ampliação Imagem virtual ampliada Figura 1: Condição de uso normal O valor da potência de ampliação de uma lente de ampliação gravado em seu cano ou listado em catálogos é a denominada potência de ampliação normal, que é a potência de ampliação na condição que o objeto em inspeção é colocado no plano focal no espaço de objeto da lente de ampliação. Neste caso, os raios de luz emitidos de cada ponto do objeto se tornam paralelos uns aos outros após passarem através da lente de ampliação, conforme ilustrado na Fig. 1, e assim, a imagem virtual do objeto é formada a uma distância infinita do olho com um alcance infinitamente elevado. Assim, o valor da ampliação da imagem é infinito, mas a potência de ampliação neste caso, ou a potência de ampliação normal da lente de ampliação toma um valor finito e é dado precisamente pela fórmula potência de ampliação normal = 250 (mm) alcance focal (mm) da lente de ampliação independente da distância entre a lente de ampliação e o olho. A partir da fórmula, é facilmente calculado que uma lente de ampliação com um alcance focal de 25 mm possui uma potência de ampliação normal de 10x, e uma com um alcance focal de 50 mm possui uma potência de ampliação normal de 5x. É igualmente possível ver que a potência de ampliação normal de uma lente de ampliação fraca com um alcance focal de 250 mm é de 1,0x, o que significa que não é possível obter nenhum benefício do uso de tal lente de ampliação. Além disso, uma lente mais fraca com um alcance focal de 300 mm possui uma potência de ampliação normal de 0,83x, o que significa que o
tamanho da imagem virtual vista é inferior ao objeto visto a olho nu a uma distância de 250 mm! Estes resultados são absolutamente corretos relativamente à potência de ampliação normal. Lente de ampliação Imagem virtual ampliada Objeto Olho 250 mm Figura 2: Condição de uso eficiente Contudo, a condição de uso normal descrita acima não é de todo recomendada no uso de lentes de ampliação normais. O método mais eficiente é aproximar o olho o mais possível da lente de ampliação e ajustar a distância entre o objeto e a lente de ampliação para que a imagem virtual seja formada a uma distância de 250 mm do olho, conforme ilustrado na Fig. 2. Se o olho ficar em contato com a lente de ampliação ou, mais estritamente falando, se o ponto nodal no espaço de objeto do olho coincidir com o ponto nodal no espaço de imagem da lente de ampliação e a imagem virtual for formada na posição referida acima, então a potência de ampliação atinge o valor máximomax dado pela seguinte fórmula potência de ampliaçãomax = 1 + potência de ampliação normal Normalmente poderá ser impossível realizar esta condição exata, mas quanto mais próximo estiver o olho da lente de ampliação, mais próxima a potência de ampliação toma o valor dado pela fórmula acima. Assim, a potência de ampliação de uma lente de ampliação de 300 mm será aproximadamente (1 + 0,83) ou 1,83x, e a de 250 mm será cerca de (1 + 1,0) ou 2x. Isto significa que a potência de ampliação de uma lente de ampliação é sempre superior a 1x, contudo, poderá ser fraca, desde que seja usada na condição referida acima. A lente de potência intermédia com uma potência de ampliação normal de 5x ou 7x também pode possuir uma potência de ampliação de quase 6x ou 8x, respectivamente, se usada na condição acima. Para realizar esta condição, segure a lente de ampliação com uma mão e mantenha-a o mais próximo possível de seu olho, enquanto ajusta a posição do objeto em inspeção com a outra mão até ser possível observar nitidamente a imagem virtual ampliada. Esta é a segunda questão básica sobre o uso de lentes de ampliação. 3. Lentes de ampliação especiais para fins especiais Foram fabricados vários tipos de lentes de ampliação especiais para fins especiais, com o mesmo valor de potência de ampliação normal dos restantes, mas com algumas funcionalidades incomuns. Por exemplo, a Lupa anastigmática de 4x com um campo de imagem muito ampla e plana é adequada para a inspeção de detalhes finos de negativos de microfilme de 35 mm ou para visualização de slides coloridos, sem ter de mover do objeto ou da lente de ampliação. A Lupa telecêntrica de 7x com uma escala de vidro pode ser usada para ler com precisão a posição desviada de um ponteiro de medição que se move em um plano ligeiramente diferente do da escala regulada. A Lupa retro foco de 7x, de
vido a sua distância efetiva muito longa, permite a inspeção da parte inferior de um orifício pequeno e profundo ou observar a estrutura fina de elétrodos em um tubo de vácuo da parte exterior da lâmpada. Contudo, atualmente apenas estão disponíveis um ou dois tipos de potência de ampliação em tais lentes de ampliação especiais. Se pretender uma lente de ampliação especial com uma potência de ampliação diferente, o fabricante pode conceber e fabricar de acordo com suas especificações, mas o custo será extraordinariamente elevado devido ao elevado trabalho mental e tempo necessário no design ótico. O fato é comum em cada encomenda feita do instrumento ótico e a única forma de reduzir o custo é encomendar uma grande quantidade do mesmo produto reunindo a demanda de pessoas igualmente interessadas em usar. Esta é a terceira questão básica sobre a encomenda de lentes de ampliação especiais.