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1 Introdução
2 Classificação dos instrumentos ópticos
3 Máquina fotográfica
4 Projetor
5 Microscópio
6 Lupa ou microscópio simples
7 Microscópio composto
8 Microscópio eletrônico
9 Microscópio eletrônico de transmissão
10 Microscópio eletrônico de varredura
11 Microscópio acústico
12 Microscópio de tunelamento
13 Lunetas
14 Luneta astronômica
15 Luneta terrestre – Binóculo
16 Telescópio
Instrumentos ópticos – Introdução
Para progredir cada vez mais na investigação da natureza, o homem construiu instrumentos capazes de estender os limites impostos por seus órgãos sensoriais. Assim, o telescópio abriu as portas do infinitamente grande e o microscópio permitiu ver estruturas de dimensões ínfimas, como a célula, base da vida, e até átomos.
Os instrumentos ópticos costumam ser classificados em:
Grupo I: instrumentos de projeção
Caracterizam-se por formar imagem final real, que é projetada em uma tela difusora (tela cinematográfica) ou em um anteparo fotossensível (filme fotográfico ou conversor eletrônico).
Pertencem a esse grupo as câmeras fotográficas, as filmadoras e os projetores em geral.
Grupo II: instrumentos de observação
Distinguem-se por formar imagem final virtual, que serve de objeto real para um observador, cujo bulbo do olho se associa ao instrumento. Fazem parte desse grupo a lupa, o microscópio composto, as lunetas e os telescópios.
Instrumentos de Projeção – Máquina Fotográfica
É um dispositivo destinado à fixação de imagens. Em linhas gerais, ocorre o seguinte: a objetiva da câmera (sistema convergente formado por uma ou mais lentes) projeta a imagem real e invertida do motivo da fotografia sobre um anteparo fotos- sensível em que,
devido a fenômenos
fotoquímicos ou fotoeletrônicos, ela fica gravada.
Nas fotografias mais comuns, o objeto a ser fotografado é iluminado pela luz solar e esta é captada pela câmera por reflexão. A imagem projetada sobre o filme (ou conversor eletrônico) é invertida, e a inversão ocorre tanto na vertical como na horizontal.
Instrumentos de Projeção – Máquina Fotográfica
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Instrumentos de Projeção – Projetor
Trata-se de um dispositivo que fornece, de um objeto real (arquivo eletrônico, diapositivo ou filme), uma imagem real projetada em uma tela. A imagem final é invertida (na vertical e na horizontal) e ampliada e pode comportar-se como objeto real para vários espectadores ao mesmo tempo.
Observe que a
“objetiva” do projetor é um sistema convergente de lentes. O espelho côncavo E, em cujo centro de curvatura se posiciona a fonte de luz F, tem por função minimizar as perdas de energia luminosa.
Instrumentos de Projeção – Projetor
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Microscópio é o instrumento que serve para ampliar, com a finalidade de observação, a imagem de objetos minúsculos. A imagem pode ser formada por meios ópticos, acústicos ou eletrônicos e recebida por reflexão, processamento eletrônico ou por uma combinação dos dois métodos. Os microscópios são intensivamente usados nos mais diversos ramos da ciência, como biologia, metalurgia, espectroscopia, medicina, geologia e pesquisa científica em geral.
Esse dispositivo nada mais é do que um sistema convergente, de distância focal da ordem de centímetros.
Precursora dos instrumentos ópticos de grande ampliação, a lupa é utilizada como lente de aumento em diversas atividades, como a confecção de joias, o conserto de relógios, a filatelia, o estudo de insetos, a criminalística, entre outras.
De um objeto real situado entre o foco principal objeto e o centro óptico, a lupa fornece uma imagem virtual, direita e ampliada. Convém destacar que, para o olho do observador, a imagem fornecida pela lupa comporta-se como objeto real.
Instrumentos de Observação – Lupa ou Microscópio Simples
Lupa
Instrumentos de Observação – Lupa ou Microscópio Simples
Os aumentos fornecidos pelas lupas raramente excedem a 10 vezes. Lupas que proporcionam aumentos da ordem de uma dezena de vezes têm distância focal pequena, o que torna seu diâmetro também pequeno, comprometendo o brilho da imagem e sua boa
visualização.
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Instrumentos de Observação –Microscópio Composto
É um instrumento de aumento constituído basicamente de dois sistemas convergentes de lentes associados coaxialmente: o primeiro é a objetiva (distância focal da ordem de milímetros), que responde pela captação da primeira imagem do objeto; o segundo é a ocular, que, operando como lupa, forma a imagem final, a qual se comporta como objeto para o olho do observador.
O objeto a ser analisado posiciona-se um pouco além do foco objeto da objetiva, que conjuga a ele uma imagem real, invertida e ampliada. Essa imagem, formada entre o foco objeto e o centro óptico da ocular, comporta-se como objeto para a ocular, que conjuga a ele uma imagem final virtual, direita e ampliada.
Objetiva
Instrumentos de Observação –Microscópio Composto
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Em 1924 o físico francês Louis de Broglie mostrou que um feixe de elétrons pode ser considerado uma forma de movimento ondular com comprimentos de onda muito menores que os da luz. Com base nessa ideia, o engenheiro alemão Ernst Ruska inventou o microscópio eletrônico em 1933. Nesse aparelho, as amostras são iluminadas por um feixe de elétrons, focalizados por um campo eletrostático ou eletromagnético. Os microscópios eletrônicos produzem imagens detalhadas com uma ampliação superior a 250.000 vezes. Ao mostrar imagens de objetos infinitamente menores que os observados ao microscópio óptico, o microscópio eletrônico contribuiu para o progresso do conhecimento da estrutura da matéria e das células.
Microscópio eletrônico
Microscópio eletrônico
Como as ondas sonoras têm comprimento de onda comparável ao da luz visível, surgiu, na década de 1940, a ideia de empregar som e não luz em microscopia. Os primeiros microscópios acústicos, porém, foram produzidos somente na década de 1970. Como as ondas sonoras, ao contrário da luz, podem penetrar em materiais opacos, os microscópios acústicos são capazes de fornecer imagens das estruturas internas, assim como da superfície, de muitos objetos
que não podem ser vistos ao
A invenção, em 1981, do microscópio de tunelamento (MT) valeu ao alemão Gerd Binnig e ao suíço Heinrich Rohrer — bem como a Ernst Ruska — o Prêmio Nobel de física de 1986. O MT mede a corrente elétrica criada entre a superfície do objeto estudado e uma ponteira-sonda de tungstênio. A força da corrente depende da distância entre a ponteira e a superfície. A partir dessa informação, é possível produzir uma imagem de alta resolução, em que são vistos até os átomos. Para isso, a extremidade da ponteira-sonda deve consistir em um único átomo, e sua elevação sobre a superfície tem de ser controlada com uma posição de alguns centésimos de angström (o diâmetro de um átomo é de aproximadamente um angström, ou um décimo bilionésimo de metro). Durante seus movimentos invisíveis, a ponteira é guiada por alterações minúsculas no comprimento das pernas de um tripé de sustentação. Essas pernas são feitas de um material piezelétrico que muda de dimensões sob a influência de um campo elétrico.
Instrumentos de Observação – Lunetas
São instrumentos formados basicamente por dois sistemas convergentes de lentes, associados coaxialmente: o primeiro é a objetiva (distância focal da ordem de decímetros ou metros), que capta a primeira imagem do objeto; o segundo é a ocular, que, operando como lupa, conjuga a imagem final, a qual se comporta como objeto para o olho do observador.
Há duas categorias de lunetas: as astronômicas, utilizadas na observação de objetos longínquos, como os corpos celestes, e as terrestres, empregadas para visar objetos não muito afastados. As lunetas terrestres são muito úteis, por exemplo, na navegação.
Instrumentos de Observação – Luneta Astronômica
No caso da luneta astronômica, a luz emanada de um corpo muito afastado (teoricamente, no “infinito”) incide na objetiva, que forma uma imagem real e invertida. Em razão da grande distância entre o objeto e a objetiva, a imagem conjugada por essa lente forma-se em seu plano focal imagem. Tal imagem, posicionada entre o foco objeto e o centro óptico da ocular, comporta-se como objeto para a ocular, que faz corresponder a ele uma imagem final virtual, direita e aumentada. Essa imagem final, porém, é invertida em relação ao objeto inicial.
As lunetas não fornecem aumentos lineares dos corpos observados; apenas possibilitam a visualização desses corpos sob ângulos visuais ampliados, o que dá aos usuários melhores condições de observação. Por isso elas são denominadas instrumentos de aproximação.
Instrumentos de Observação – Luneta Astronômica
Por definição, o aumento visual ou aumento angular para essa luneta é a grandeza adimensional G, dada por:
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Instrumentos de Observação – Luneta Terrestre
A construção das lunetas terrestres, embora seja parecida com a das lunetas astronômicas, conta com muitas simplificações. As lunetas terrestres são menores, custam menos e dispõem de um sistema endireitador da imagem final, formado por uma ou mais lentes, que é denominado veículo. A correção da imagem final também pode ser feita por meio de prismas de reflexão total, como ocorre nos binóculos, que nada mais são que duas pequenas lunetas terrestres associadas.
Instrumentos de Observação – Telescópios
Nos grandes observatórios de Astronomia, para eliminar os inconvenientes das aberrações de esfericidade e cromáticas, próprias das lentes, são utilizados, na função de objetiva, espelhos parabólicos côncavos. Assim, os instrumentos de observação que geram a primeira imagem do astro por reflexão, e não por refração da luz, deixam de ser chamados de lunetas e assumem a denominação de telescópios.
