Apostila de Física 40 – Instrumentos Ópticos

Apostila de Física 40 – Instrumentos Ópticos
1.0 Definições
Associações de lentes corrigem defeitos que uma única lente produz.
Lentes justapostas:
Pares de lentes com separação nula entre elas.
Corrige a aberração cromática – Os limites da imagem são irisados e mal
definidos.
Conjunto de 2 lentes – Sistema acromático.
A lente equivalente de lentes justapostas possui uma vergência igual à
soma algébrica das vergências das lentes:
D = D1 + D2
2.0 Instrumentos de Projeção
Instrumentos de projeção são aqueles que fornecem uma imagem real que pode
ser projetado sobre um anteparo, tela ou filme.
2.1 Câmara Fotográfica
Constituída essencialmente de uma câmara escura provida de uma lente e do
filme perpendicular ao eixo óptico da lente.
Focalização:
Ao variar a distância do objeto à lente, varia-se a distância da lente, para
que a imagem se forme dentro da câmera.
A variação de distância obedece à equação de Gauss.
2.2 Projetores
Constituído de uma lente convergente, que fornece de um objeto iluminado uma
imagem real, invertida e maior.
Coloca-se um espelho côncavo atrás da lâmpada do projetor, para aumentar a
intensidade da luz.
A lâmpada deve situar-se no centro de curvatura do espelho, para que se forme
uma imagem real.
3.0 Instrumentos de Observação
Instrumentos de observação fornecem uma imagem final virtual.
3.1 Instrumentos de Aumento
Fornecem imagem virtual maior que o objeto.
3.1.1 Lupa ou Lente de Aumento
Constituída de uma lente convergente que fornece de um objeto real uma
imagem virtual, direita e maior.
O objeto está situado entre o foco-objeto e a lupa.
Microscópico simples – Lupa e objeto são fixados a suportes estáveis.
3.2 Instrumentos de Aproximação
Fornecem uma imagem virtual menor que o objeto, vista sob maior ângulo
visual.
3.2.1 Microscópico Composto
Constituída de 2 lentes convergentes, compostas, associadas coaxialmente:
A primeira está próxima do objeto – Objetiva.
A segunda é uma lupa – Ocular.
O objeto é colocado a uma distância antes do foco-objeto – Gera-se uma
imagem real, invertida e maior que o objeto.
A imagem formada pela objetiva torna-se objeto para o ocular – Gera-se uma
imagem virtual, invertida e maior que o objeto.
Aumento linear transversal da objetiva:
i1 – Tamanho da imagem formada pela objetiva.
Aumento linear transversal da ocular:
i2 – Tamanho da imagem formada pela ocular.
Aumento linear transversal do microscópico:
4.0 Olho Humano
Sistema óptico complexo, constituído por vários meios transparentes
atravessados pela luz.
Córnea, calota esférica frontal, humor aquoso, cristalino (lente biconvexa),
corpo/humor vítreo.
Olho reduzido – Olho humano representado por um esquema simplificado:
Os meios transparentes são representados por apenas 1 lente delgada
convergente.
Seu funcionamento assemelha-se por uma câmera fotográfica.
Distância mínima convencional de visão distinta – 25 centímetros de distância
entre o olho e o objeto.
Não existe distância máxima – Até o infinito.
Mecanismo de focalização do olho humano permite que um objeto seja
visualizado em qualquer distância – Acomodação visual.
Ponto remoto:
Objeto está infinitamente afastado.
O olho não realiza esforço de acomodação.
À medida que o objeto se aproxima, os músculos ciliares se contraem,
diminuindo a distância focal da lente.
Ponto próximo:
O objeto está a 25 cm do olho.
Os músculos estarão em sua máxima contração, fazendo esforço de
acomodação visual máximo.
A lente apresenta uma distância focal mínima.
4.1 Defeitos da Visão
4.1.1 Miopia
O foco da lente não está na retina, e sim antes dela.
A posição mais afastada que uma pessoa pode ver não está no infinito, e sim no
finito – A pessoa não enxerga bem de longe.
O mecanismo de acomodação visual não é afetado.
Há uma aproximação do ponto próximo.
Correção – Lentes divergentes:
f = –p
4.1.2 Hipermetropia
O foco da lente não está na retina, e sim depois dela – Com esforço da
acomodação visual, a pessoa pode conseguir ver nitidamente objetos no infinito.
A posição mais afastada que uma pessoa pode ver não está no infinito, e sim
mais longe – A pessoa não enxerga bem de perto.
O mecanismo de acomodação visual não é afetado.
Há um distanciamento do ponto próximo.
Correção – Lentes convergentes: