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OTI-0002 - Ótica
QUÍMICA
Estágio em Docência
Marsal Eduardo Bento
Professor da Disciplina: Holokx Abreu Albuquerque
Abril/2014
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Sumário
• Instrumentos Ópticos
• Lente de aumento simples
• Microscópio composto
• Telescópio refrator
• O olho humano
• Bibliografia
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Instrumentos Ópticos
O olho humano é um órgão extremamente
versátil,
mas
seu
desempenho
pode
ser
melhorado com o auxílio de instrumentos
ópticos como: óculos, lentes de aumento,
câmeras de cinema e de televisão, microscópios
e telescópios.
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As equações dos espelhos e das lentes
apresentadas nas aulas anteriores não se
aplicam
aos
instrumentos
ópticos
mais
sofisticados, a não ser como aproximações
grosseiras.
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Lente de aumento simples (lupa)
O olho humano normal só é capaz de
focalizar uma imagem de um objeto na retina se
a distância entre o objeto e o olho for maior que
a de um ponto conhecido como ponto próximo,
representado por Pp.
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O tamanho da imagem produzida na retina
depende do ângulo ϴ que o objeto ocupa no
campo de visão.
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Aproximando
aumentamos
este
o
objeto
ângulo
e
do
olho,
portanto
a
capacidade de distinguir detalhes do objeto.
Entretanto, como o objeto agora está a uma
distância menor que o Pp, não está mais em foco,
ou seja, não pode mais ser visto com nitidez.
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É possível tornar a imagem novamente
nítida observando o objeto através de uma lente
convergente, posicionada de tal forma que o
objeto esteja ligeiramente mais próximo do olho
que o ponto focal F1 da lente, que está a uma
distância da lente igual à distância focal f.
Observamos neste caso a imagem virtual
do objeto produzida pela lente.
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Ampliação angular mϴ
A ampliação angular de uma lente de
aumento simples é definida como a razão entre
o ângulo ocupado pela imagem produzida pela
lente e o ângulo ocupado pelo objeto quando o
objeto se encontra nas proximidades do Pp do
observador.
mϴ = ϴ’/ϴ
(1)
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Supondo que o objeto O se encontra no ponto
focal da lente e supondo que os ângulos sejam
suficientemente pequenos para que tg ϴ ≈ ϴ e
tg ϴ’ ≈ ϴ’, temos:
ϴ ≈ h/25 cm
mϴ ≈ 25 cm
f
e
ϴ’ ≈ h/f
(2)
(lente de aumento simples) (3)
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Microscópio composto
A próxima figura mostra uma versão usando
filmes
finos
de
um
microscópio
composto.
O
instrumento é formado por uma objetiva (a lente mais
próxima do objeto), de distância focal fob, e uma ocular
(a lente mais próxima do olho) de distância focal foc.
Este tipo de instrumento é usado para observar
pequenos objetos que estejam muito próximos da
objetiva.
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Diagrama esquemático de um
microscópio composto
A objetiva produz uma imagem real I do objeto
O ligeiramente mais próxima da ocular que o
ponto focal F’1. A imagem I se comporta como
um objeto para ocular, que produz uma imagem
final virtual I’, vista pelo observador. A objetiva
tem uma distância focal fob; a ocular tem uma
distância focal foc; s é o comprimento do tubo.
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A ampliação lateral da objetiva é dada por:
m = -i
= -s
p
(4)
fob
A ampliação lateral total conseguida pelo
instrumento é o produto da amplificação m
produzida
pela
objetiva
[eq.(4)],
pela
amplificação angular mϴ produzida pela ocular
[eq.(3)]. Assim, temos:
M = mmϴ = - s
(microscópio)
fob
25 cm
foc
(5)
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A lente mais próxima do objeto observado
é chamada objetiva, e é uma lente com distância
focal na ordem de milímetros. A lente próxima
ao observador é chamada ocular, e é uma lente
com distância focal na ordem de centímetros.
O funcionamento de um microscópio composto
é bastante simples. A objetiva fornece uma
imagem real, invertida e maior que o objeto.
Esta imagem funciona como objeto para a lente
ocular, que funciona como uma lupa, fornecendo
uma imagem final virtual, direta e maior.
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Ou seja, o objeto é aumentado
duplamente, fazendo com que objetos muito
pequenos sejam melhores observados. Este
microscópio composto também é chamado
Microscópio Óptico sendo capaz de aumentar
até 2.000 vezes o objeto observado. Existem
também Microscópios Eletrônicos capazes de
proporcionar aumentos de até 100.000 vezes e
Microscópios de Varredura que produzem
aumentos superiores a 1 milhão de vezes.
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Telescópio refrator
Existem
vários
tipos
de
telescópios,
estudaremos o telescópio refrator simples,
constituído por uma objetiva e uma ocular;
ambas representadas como lentes simples,
embora na prática, como também acontece com
a maioria dos microscópios, cada lente seja na
verdade um sistema complexo, composto de
várias superfícies refratoras.
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A disposição das lentes nos telescópios e
microscópios é semelhante, mas os telescópios
são construídos com o objetivo de observar
grandes objetos, como galáxias, estrelas e
planetas, a grandes distâncias, enquanto os
microscópios
são
projetados
para
fazer
exatamente o oposto.
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A ampliação angular mϴ do telescópio é igual à
razão ϴoc/ϴob. De acordo com a próxima figura,
para raios próximos do eixo central, podemos
escrever ϴob ≈ h’/fob e ϴoc ≈ h’/foc, o que nos dá:
mϴ = - fob
(telescópio)
(6)
foc
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O olho humano
O olho humano é um sistema óptico
complexo,
formado
por
vários
meios
transparentes além de um sistema fisiológico
com inúmeros componentes.
Todo o conjunto que compõe a visão
humana é chamado globo ocular.
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A luz incide na córnea e converge até a
retina, formando as imagens.
Para esta formação de imagem acontecem
vários fenômenos fisiológicos, no entanto, para o
estudo da óptica podemos considerar o olho
como uma lente convergente, com distância
focal variável. Sendo representado:
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Tal representação é chamada olho
reduzido, e traz a representação das distâncias
entre a córnea e a lente e entre a lente e a
retina.
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Bibliografia
1 HALLIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J. – Fundamentos de Física –
Volume 4 – Livros Técnicos e Científicos Editora – 4a Edição ou qualquer
outra edição.
2 http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Instrumentosoticos.
3 http://pt.wikipedia.org/
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Obrigado!
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Lista de exercícios do capítulo 35, 6ª ed.: 1, 2, 9, 10, 14, 17, 19, 22, 26, 32
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