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Instrumentos ópticos
O olho
• A luz entra no olho através duma
abertura variável – pupila.
• A córnea e o cristalino juntos
focam a imagem sobre a retina,
que contém cerca de cem milhões
de sensores de luz (os bastonetes
e os cones)ë
• As cerca de um milhão de fibras
do nervo óptico conduzem depois
a informação até ao cérebro onde é
processada.
•
O ponto mais próximo para o qual o cristalino pode focar a imagem sobre a
retina é chamado ponto próximo. Aos 10 anos este pode ser cerca de 7cm,
enquanto que aos 60 anos pode ser maior que 200 cm devido à perda de
flexibilidade do cristalino.
•
O valor padrão tomado para o ponto próximo é 25 cm.
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Instrumentos ópticos (2)ë
Hipermetropia
Miopia
A imagem de um ponto próximo é
focalizada atrás da retina ...
A imagem de objectos distantes é
focalizada à frente da retina.
A hipermetropia é corrigida através
de uma lente convergente
A miopia é corrigida com uma lente
divergente.
O astigmatismo é causado pelo facto da córnea não ser esférica, sendo corrigido
por óculos com lentes com componente(s) não esféricas mas cilíndrica(s)ë
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Instrumentos ópticos (3)ë
Finalidade de qualquer instrumento óptico - obter imagens
intermédias dos objectos a observar, de modo que as imagens finais
formadas na retina sejam mais nítidas do que as que aí se formam
quando se observam os próprios objectos à vista desarmada.
O diâmetro aparente de um
objecto de dimensão linear
y colocado à distância d do
olho do observador O é:
y
= tgε
d
ε = ângulo segundo o qual é visto o objecto.
•
As dimensões de cada imagem formada na retina de um observador,
dependem apenas do diâmetro aparente do correspondente objecto.
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Instrumentos ópticos (4)ë
É difícil observar os pormenores de um objecto cujo diâmetro aparente, y/d, seja muito
pequeno. Duas razões (independentes) para tal:
-
o objecto é muito pequeno, isto é, y é muito pequeno ou
-
o objecto está muito afastado do observador, i.e., d tem um valor muito elevado.
A função dos instrumentos ópticos é formar uma imagem intermédia com diâmetro
aparente maior do que o do objecto. Será então esta imagem intermédia que irá
funcionar como objecto para o olho.
No caso dos instrumentos microscópicos – a lupa e o microscópio – usados para
observar objectos muito pequenos, este objectivo é atingido através da formação
de uma imagem de dimensão y' maior que a do objecto. Todos os instrumentos
microscópicos dão do objecto uma imagem maior que ele.
Os instrumentos telescópicos – a luneta ou o telescópio – ssão usados para observar
objectos distantes que não podem ser aproximados do olho, formam imagens
intermédias mais próximas do observador. Diminuindo assim d, possibilitam ao
olho a observação de um objecto com maior diâmetro aparente.
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Instrumentos ópticos (5)ë
A Lupa é uma lente convergente colocada próximo do olho com o objecto
colocado entre a lente o foco.
;
ada
t
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o:
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:
A lupa deve formar a imagem virtual no ponto próximo do olho.
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Instrumentos ópticos (6)ë
O microscópio Consiste em duas lentes convergentes. A lente mais próxima
do objecto é a objectiva e forma uma imagem real do objecto. Essa imagem é
aumentada e invertida pela lente mais próxima do olho, a ocular.
Objectiva
Ocular
mo =
Posição da ocular ∴ imagem da objectiva cai sobre o seu primeiro foco.
y'
L
=−
y
fo
x prox
Luz de cada ponto do objecto emerge da ocular como feixe paralelo.
Ml =
A distância entre o segundo foco da objectiva e o primeiro foco da
ocular é o “comprimento do tubo”, L, ou intervalo óptico.
M = mo M l = −
fl
L x prox
fo fl
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Instrumentos ópticos (7)ë
O telescópio forma uma imagem real do objecto
situada muito mais próxima que o próprio objecto.
Consiste em duas lentes convergentes
– objectiva: forma uma imagem real, invertida
tg θ o =
y
y'
=
≈ θo
s
fo
y'
tg θ l =
≈ θl
fl
Como o objecto está muito afastado, a sua imagem
encontra-se no plano focal da objectiva, fo.
θl
– ocular: lupa que amplifica aquela imagem.
y'
M= =
θo fl
Objectiva
Ocular
:LOKHOP+HUVFKHO
ë
7HOHVFySLR a
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