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Apostila - Física Experimental

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3 - Determinar a distância focal pelo método de Bessel. 
oYYd −= e 
D4
dD
F
22
21 ⋅
−=+ 
__________________________________________________________________ 135 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
Cálculo das convergências 
1 - Lente 1: 
1
1 F
1
C = 
2 - Lente 2: 
2
2 F
1
C = 
3 - Associação (lente 1 + lente 2): 
21
21 F
1
C
++
= ou por 2121 CCC +=+ 
Observação: Usar a distância focal em metros para obter a convergência em dioptria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________________________________________________ 136 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
 
 
 
MICROSCÓPIO ÓPTICO 
 
Objetivo 
ƒ Identificar as partes que compõem um microscópio óptico 
Fundamento teórico 
As origens do microscópio 
Já na antiguidade havia tentativas de reforçar a visão com auxílio de dispositivos óticos. 
Nas escavações de Nínive foram encontrados pedaços de vidro usados como lentes. 
Aristóteles refere-se claramente a uma lente, e Seneca descreveu o uso de globos de 
vidro para aumentar imagens. 
A partir do século XIV lentes começaram a ser usadas comumente para corrigir defeitos 
de visão e como dispositivos de aumento. 
 
Leeuwenhoek – Um dos grandes contribuidores para o desenvolvimento dos microscópios. 
Este uso atingiu seu apogeu com Leeuwenhoek (figura acima), que provavelmente deve 
ser considerado o primeiro verdadeiro microscopista. Detentor de uma técnica 
extremamente desenvolvida levou o uso do microscópio simples (uma lente ou lupa) ao 
seu nível mais alto. 
__________________________________________________________________ 137 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
Seus microscópios eram individualmente feitos para cada amostra e alguns de seus 
"pequenos animais" são examinados com aumentos de 300 vezes, façanha considerável 
mesmo em comparação com alguns instrumentos modernos. 
O microscópio simples não é cômodo nas mãos do público em geral. Paralelamente ao 
desenvolvimento do telescópio no século XVII, surgiu o microscópio composto, 
constituído no mínimo de uma lente objetiva e de uma ocular. A invenção do 
microscópio composto é controvertida. 
A maioria dos historiadores situa sua origem na Holanda, por volta de 1600 e 
mencionam Jansen ou Lippershey como inventores. Convencionemos que a verdadeira 
história do microscópio começa em 1625, ano em Giovanni Faber cunhou o termo 
microscópio. 
Os cem anos entre 1650 e 1750 podem ser considerados como época do 
desenvolvimento mecânico do microscópio. Em 1665 surgiu o célebre microscópio de 
Hooke. 
 
Microscópio de Hooke 
Este é talvez o protótipo do microscópio moderno, não só pela sua construção, mas por 
sua íntima ligação com a Micrographia, sem dúvida a mais famosa publicação de 
microscopia de sua época. 
Os microscópios de Cuff representam um patamar no desenvolvimento do microscópio, 
que só foi sensivelmente ultrapassado após um século. Acompanhando o 
desenvolvimento da mecânica fina em meados de século XVIII, Cuff passa do uso da 
madeira e couro para o metal, e reune pela primeira vez em um instrumento focalização 
por parafuso, platina para amostras, espelho para luz transmitida e refletida, que 
permitem equivalência com a disposição moderna. 
__________________________________________________________________ 138 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
 
Microscópio de Cuff. 
E, inevitavelmente, o rococó do século XVIII não poderia ter deixado de influenciar o 
microscópio. O instrumento construído pelos Adams para o Rei George III, em prata e 
querubins, apesar de sua sofrível qualidade ótica, merece a atenção da crônica histórica. 
 
Microscópio de Adams. 
A qualidade ótica dos microscópios não acompanhou o seu desenvolvimento mecânico. 
O grande problema era as aberrações, principalmente o cromatismo. Além de só 
fornecer uma pequena imagem central adequadamente focalizada, esta estava envolta 
por um halo colorido que inviabilizava o estudo de detalhes. 
Nos cem anos entre 1800 e 1900 o microscópio finalmente conheceu a maturação ótica 
correspondente ao seu desenvolvimento mecânico. Em 1747 Euler desenvolveu a teoria 
da correção cromática. 
No final do século XVIII surgiram as primeiras tentativas de lentes acromáticas, mas só 
em 1830 Amici e J.J.Lister avançaram substancialmente na sua realização. 
Coube a Abbe a contestação de que "aumentos cada vez maiores só dependeriam da 
perfeição de fabricação de lentes". Seus estudos mostraram que havia uma limitação 
__________________________________________________________________ 139 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
básica para a resolução de um sistema ótico, relacionada ao diâmetro da lente e ao 
comprimento de onda da luz. 
Os trabalhos de Abbe (figura abaixo) resultaram na concepção das lentes apocromáticas 
em 1887. Estas lentes oferecem padrões de qualidade até então inexistentes, 
principalmente depois que Abbe, seguindo a sugestão de J.W.Stephenson, projetou a 
primeira lente de grande aumento de imersão a óleo, ou homogênea. 
 
Abbe – contribuiu para a qualidade óptica dos microscópios. 
A qualidade óptica final atingiu assim o seu mais alto grau no início do século XX. A 
excelente correção das lentes apocromáticas foi extendida por Boegehold a partir de 
1938 às lentes planoapocromáticas, cujo grande campo de visão corrigida as tornam 
especialmente importantes para a microfotografia e metalografia. 
Mencionando ainda a introdução das camadas anti-refletoras, para controle da luz 
difusa, vemos que em meados do século XX, o microscópio atingiu praticamente os 
aumentos máximos previstos pela teoria, não sendo esperados grandes 
desenvolvimentos nesta direção. 
Os princípios da microscopia 
A primeira pergunta que ouvimos do leigo ao ver um microscópio é: Qual é o aumento? 
Na verdade, o aumento que tanto impressiona o usuário ocasional de microscopia, não é 
o parâmetro mais importante a considerar. 
Parece-nos, à primeira vista, que se dispuséssemos de instrumentos perfeitos, 
poderíamos examinar uma amostra com aumentos cada vez maiores, e perceber 
detalhes cada vez menores, até distinguir os átomos, ou quem sabe, as partículas que os 
compõem. 
Não é isto o que ocorre: existe uma limitação física, relacionada com a radiação 
utilizada, para a menor distância entre dois pontos que permite distingui-los 
separadamente. 
A esta distância chama-se "limite de resolução", e um aumento maior não revelará 
nenhum detalhe adicional da estrutura. 
__________________________________________________________________ 140 Física Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva & João Gonçalves Marques Filho 
O elemento fundamental para a formação de uma imagem ampliada é a lente. Seu 
entendimento básico é pela chamada ótica geométrica, onde consideramos a luz como 
constituída de raios, que obedecem às leis da reflexão e da refração. 
As lentes comuns, baseadas em elementos esféricos, são, no entanto sujeitas a defeitos 
que independem da qualidade de sua fabricação, denominados de aberrações. Dentre 
estas, as mais importantes são a aberração esférica e a aberração cromática. 
Aberração esférica 
A aberração esférica determina que raios axiais que atravessam a lente próximo de seu 
eixo ótico são focalizados em um ponto diferente daquele dos raios que passam pela 
periferia. 
Este defeito é inerente a uma lente esférica, e para uma lente isolada, só pode ser 
minimizado