Instrumentos de óptica I
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer nosso ensino e o seu aprendizado. Por que o telescópio é um instrumento de aproximação e não de aumento? Que instrumentos de óptica produzem imagens virtuais? |
1. A Física e o cotidiano
Introdução
Os instrumentos de óptica destinam-se a melhorar as condições de visão dos objetos e podem ser classificados em duas categorias: de observação subjetiva e de projeção.
a) Instrumentos de observação subjetiva
Tais instrumentos fornecem, de um objeto real, uma imagem final virtual. Esses instrumentos podem ser de dois tipos:
1º) Instrumentos de aumento: fornecem uma imagem ampliada em relação ao objeto.
Exemplos: lupa e microscópio composto.
2º) Instrumentos de aproximação: permitem a visão dos objetos distantes sob ângulo visual maior, embora a imagem seja reduzida em relação ao objeto.
Exemplos: lunetas e telescópios.
b) Instrumentos de projeção
Tais instrumentos fornecem, de um objeto real, uma imagem final real que deve ser recebida em uma tela ou filme.
Exemplos: projetor de slides e máquina fotográfica.
| Luneta astronômica |  |
|---|---|
| Lupa |  |
| Câmera fotográfica |  |
| Projetor de slides |  |
| Olho humano |  |
| Luneta terrestre |  |
| Microscópio composto |  |
2. A Física e o mundo
Características construtivas de uma luneta astronômica.
3. A Física e o laboratório
Construção da imagem de uma lupa.
4. A Física e a evolução de seus conceitos
Lupa
É constituída por uma única lente convergente ou por uma associação de duas lentes justapostas. A distância focal é da ordem de centímetro.
De um objeto real colocado entre o foco objeto e o centro óptico, a lupa conjuga uma imagem virtual, direita e ampliada.
Microscópio composto
É constituído por duas lentes (ou duas associações de lentes justapostas) convergentes: a objetiva (distância focal da ordem de milímetro) e a ocular (que funciona como lupa).
O objeto real o é colocado antes do foco objeto da objetiva (Fob). Esta conjuga uma imagem i1 real, ampliada e invertida. A imagem i1 comporta-se como objeto real para a ocular que funciona como lupa.
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Microscópio composto. |
Luneta astronômica
É constituída por duas lentes (ou duas associações de lentes justapostas): a objetiva (distância focal da ordem de metro) e a ocular (que funciona como lupa).
De um objeto impróprio, a objetiva conjuga uma imagem real i1, situada no plano focal imagem da objetiva. A imagem i1 comporta-se como objeto real para a ocular, a qual funciona como lupa.
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Luneta astronômica. |
Exercícios Propostos
1. (ACAFE-SC-MODELO ENEM) – No Pico dos Dias, em Minas Gerais, está localizado o maior telescópio do Brasil. Com seu espelho principal medindo 1,6m de diâmetro, esse telescópio refletor é o principal do Brasil e pertence ao Laboratório Nacional de Astrofísica. Considerando-se que a lente ocular do telescópio se comporta como uma lupa, a imagem formada pela ocular será
a) real, invertida e menor.
b) real, invertida e maior.
c) real, direita e maior.
d) virtual, direita e maior.
e) virtual, direita e menor.
2. (FATEC-MODELO ENEM) – Uma das montagens instaladas no Museu de Ciências de Londres é um jogo de quatro lentes, convergentes e divergentes, com diâmetro aproximado de 30cm cada uma, fixadas e distribuídas ao longo de um tubo com 2,0m de extensão. O visitante pode movimentá-Ias livremente, colocando-as numa posição qualquer desejada ao longo desse tubo (Figura 1), fazendo com que gere uma imagem “fantasmagórica" (Figura 2).
Certa vez, o visitante Curiosildo posicionou as lentes de tal forma que, ao olhar através delas pelo outro lado da montagem (Figura 3), a sua amiga Maria conseguiu ver a imagem do rosto do amigo em posição direita e ampliada.
Assim, é correto afirmar que a imagem formada é classificada como
a) real.
b) virtual.
c) imprópria.
d) indefinida.
e) reduzida.
3. (UFRN-MODELO ENEM) – O telescópio refrator é um sistema óptico constituído, basicamente, de duas lentes: a objetiva, cuja função é formar uma imagem real e reduzida do objeto em observação, I1, nas proximidades do foco, F’1, e a ocular, que usa essa imagem como objeto, nas proximidades de seu foco, F2, para formar uma imagem virtual e ampliada, I2. Esta última é a imagem do objeto vista pelo observador. A figura abaixo representa um desses telescópios, no qual as duas lentes se acham localizadas nas posições correspondentes aos retângulos X e Y.
As lentes objetiva (X) e ocular (Y) que melhor se adaptam a esse telescópio devem ser
a) ambas convergentes.
b) ambas divergentes.
c) respectivamente convergente e divergente.
d) respectivamente divergente e convergente.
e) convergente ou divergente arbitrariamente.
4. O microscópio óptico composto é um instrumento essencial, que favoreceu o avanço da Biologia, da Medicina e da implementação de fármacos diversos de grande valia na terapêutica de muitas enfermidades.
O aparelho foi inventado pelo holandês Zacharias Janssen nos primórdios do século XVIII e traz duas lentes associadas coaxialmente: a objetiva, que captura a primeira imagem do objeto a ser analisado (lente convergente com distância focal da ordem de alguns milímetros), e a ocular, responsável pela geração da imagem final a ser vista pelo observador (lente convergente com distância focal da ordem de alguns centímetros).
Abaixo, está a fotografia de um microscópio óptico composto convencional, aparelho capaz de proporcionar aumentos de até 1000 vezes.
No esquema a seguir, em escala, O é um pequeno objeto colocado diante da lente objetiva de um microscópio óptico composto. Sendo F1 e F’1 os focos principais da objetiva (L1) e F2 e F’2 os focos principais da ocular (L2) , utilizando-se raios de luz gaussianos, pede-se esboçar a imagem final dada pelo instrumento a ser contemplada por um observador.
Gabarito
1. RESOLUÇÃO:
Esquema da formação da imagem na ocular do telescópio:
A imagem produzida é virtual, direita (em relação ao objeto que lhe dá origem) e maior.
Resposta: D
2. RESOLUÇÃO:
O sistema constituído pelas quatro lentes equivale a uma lente única, de comportamento convergente, que funciona como lupa.
Neste caso, o objeto (Curiosildo) deve estar posicionado entre o foco principal objeto da lente e seu centro óptico, como ilustra a figura, em que AB representa o objeto, A’B’, a correspondente imagem (virtual, direita e maior).
Resposta: B
3. RESOLUÇÃO:
A objetiva de um telescópio de refração ou luneta astronômica deve ser uma lente convergente com distância focal da ordem de metros. A ocular, por sua vez, deve ser também uma lente convergente, porém, com distância focal da ordem de centímetros, que deve comportar-se como lupa.
Resposta: A
4. RESOLUÇÃO:
A seguir, esquematizamos a imagem final (I2) produzida para o objeto (O) colocado diante da lente objetiva do microscópio composto.
Resposta: Ver esquema
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