Microscopia

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Universidade Federal do Amazonas
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Física
Laboratório de Física 4
Microscopia: teoria do microscópio, aumento óptico.
Alunos:
 Salomão Costa 
Iara Lima 
Professor: Haroldo Guerreiro
Manaus, AM.
2015
INTRODUÇÃO
A maior habilidade do ser humano é sua capacidade de compreender o mundo a sua volta. 
Conforme a sua concepção se amplia é necessária a confecção de equipamentos para ampliar seus 
sentidos e perceber detalhes. O sentido mais utilizado para se perceber o mundo é a visão e hoje 
possuímos diversos dispositivos para ampliar o alcance da visão.
De certa forma a evolução dos dispositivos de aumento da visão seguiram paralelamente a 
evolução da ciência e tecnologia que conhecemos hoje. 
REFERENCIAL TEÓRICO
Já na antiguidade, as primeiras teorias da luz eram teorias da visão. Acreditava-se em
duas teorias sobre o assunto a primeira o olho emitiria o um sensor “teoria táctil” e receberia
informação e a segunda que os objetos emitam algo perceptível pelo olho. Por muitos anos as
especulações metafísicas vingaram, até o século X quando Al-Hazen um filósofo arábico contribuiu
com o abandono da teoria táctil da luz. Al-Hazen descreveu as propriedades de refração do cristalino,
estudou a anatomia do olho e analisou corretamente a câmara obscura.
Em 1267, Roger Bacon discutiu a refração em lentes, influenciando a invenção dos óculos,
mencionados pela primeira vez em veneza. Na antiguidade já haviam tentativas de reforçar a visão com
auxílio de objetos. Contudo a partir do século XIV lentes começaram a ser usadas comumente para
corrigir defeitos de visão e como dispositivos de aumento.
Este uso atingiu seu apogeu com Leeuwenhoek, que provavelmente deve ser considerado o
primeiro microscopista. Detentor de uma técnica extremamente desenvolvida usou o microscópio
simples(uma lente ou lupa) ao seu mais alto nível.
Paralelamente ao desenvolvimento do telescópio no início do 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, em contrapartida em 1609 Galileu fez seu primeiro
microscópio. Galileu interessava-se paralelamente por telescópios e microscópio.
Convencionemos que a verdadeira história do microscópio começa em 1625, ano em que
Giovanni Faber cunhou o termo microscópio. Os cem anos entre 1650 e 1750 podem ser considerados
como época do desenvolvimento mecânico do microscópio.
➔ O primeiro aperfeiçoamento foi o tubo de rosqueamento na tentativa de facilitar a focalização.
➔ Tripé e o pedestal articulado.
➔ Lente de campo.
➔ Mais tarde focalização por parafuso.
A qualidade ótica dos microscópios não acompanhou o desenvolvimento mecânico. Em torno
de 1750 recomendava-se ainda ao pesquisador sério o uso da lente simples como capaz de fornecer
uma imagem superior à do microscópio composto. O grande problema eram as aberrações,
principalmente o cromatismo. Além de só fornecer uma 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. Tanto Huygens como Newton dedicaram-se ao
cálculo e correção do cromatismo. Um erro de Newton, no entanto levou-o a propor que a correção era
impossível. Em 1747 Euler expôs este engano, e desenvolveu a teoria da correção cromática. Foi
apenas em 1830 que Amici¹ e J.J.Lister avançaram na obtenção de objetivas acromáticas,
principalmente através da formulação, por este último, da teoria dos pontos conjugados aplanáticos. A
introdução adicional, por Amici, da lente de imersão de água consolidou o substancial progresso das
lentes acromáticas dos meados do século.
¹. Suponho que seja Giovanni Battista Amici.
Coube a Ernest Karl Abbe a contestação de que “aumentos cada vez maiores só dependeriam de
perfeição na fabricação de lente''. Seus estudos mostraram que havia uma limitação básica para a
resolução de um sistema ótico, relacionada ao diâmetro da lente e ao comprimento de onda da luz. A
figura de Abbe domina todo o desenvolvimento das modernas lentes, sejam para microscopia ou para
fotografia. Abbe também foi um dos primeiros cientistas contratados pela indústria, Carl Zeiss,
contratado com o propósito deliberado de melhorar seus produtos com pequisa básica e aplicada.
 Os trabalhos de Abbe resultaram na concepção de lentes apocromáticas em 1887. Estas lentes
oferecem padrões de qualidade ótica até então inexistentes, principalmente depois que Abbe, seguindo
a sugestão de J.W.Stephenson, projetou a primeira lente de grande aumento de imersão de óleo, ou
homogênea. As lentes apocromáticas baseiam-se na disponibilidade de uma série de vidros ópticos de
índice de refração e dispersão precisamente especificados. Essa demanda pôde ser preenchida através
do desenvolvimento de uma série de vidros ao boro pela firma Schott/Jena. Essa junção de esforços da
indústria, ciência e tecnologia é ainda hoje uma realização que merece estudo e admiração.
A qualidade final atingia assim o seu patamar mais alto no início do século XX. Mas a excelente
correção das lentes apocromáticas ainda se restringia a uma região central, limitando severamente o
campo de visão utilizável. Boegehold desenvolveu a partir de 1938 as lentes plano-apocromáticas, cujo
o grande campo de visão corrigido as tornam especialmente importantes para microfotografia.
Mencionando ainda a introdução das camadas antirefletoras, para controle da luz difusa, vemos que em
meados do século XX a microscopia fotônica atingiu praticamente a sua evolução final: fornece os
aumentos máximos previstos pela teoria, e os futuros progressos deverão apenas trazer melhorias
marginais de qualidade. Mas certamente não estão afastadas as possibilidades de ampliar o uso do
microscópio através de novas técnicas. 
Na maioria das situações nas quais ocorre refração existe mais do que uma superfície refratora.
Isto é verdade para uma lente de óculos, em que a luz passa do ar para dentro da lente(normalmente,
vidro ou policarbonato) e, depois, da lente para o ar. Aqui se considera somente o caso especial de uma
lente delgada, isto é, uma lente na qual a espessura seja menor quando comparada à distância do objeto,
à distância da imagem ou a alguns dos dois raios de curvatura.
Uma lente tem duas superfícies refratoras, de raios de curvatura R1 e R2 , respectivamente
na ordem em que são encontradas pela luz incidente, e com sinais definidos pelas convenções adotadas
para uma superfície refratora esférica:
1. Luz incidente de esquerda para direita.
2. Distâncias objeto positivas à esquerda do vértice V da lente; distâncias imagem positivas à
direita de V; valores negativos correspondem a imagem ou objeto virtuais.
3. Raio de curvatura positivo quando C esta a direita de V ( superfície convexa), negativo para
superfície côncava.
4. Distâncias verticais positivas acima do eixo.
O material da lente tem índice de refração n2 , e só será considerada a situação em que os
meios ambos os lados da lente são idênticos, com índice de refração n1 . As lentes formam imagem
pela refração dos raios luminosos que atravessam suas duas superfícies. A equação que relaciona as
distâncias objeto e imagem com a distância focal ( também conhecida como equação dos pontos
conjugados), é dada por:
1
f
=1
o
+ 1
i
sendo o a distância objeto, I a distância imagem e f a distância focal da lente.
As lentes podem ser convergentes ( ou positivas, f >0 ) ou divergentes (ou negativas, f <0 )
. Se o índicede refração ( n2 ) do material do quela a lente é feita for maior que o índice ( n1 ) no
qual a lente esta imersa, então as lentes convergentes são mais espessas no centro do que nas bordas e o
contrário ocorre nas lentes divergentes, como mostra a figura 1.
A relação entre a altura da imagem B e do objeto A define o aumento linear transversal:
m=−iovero=−B
A
E vale para todos os tipos de lentes delgadas e para todas as distâncias objetos.
Procedimento Experimental
• Fonte de luz • Lentes esféricas (positivas e negativas)
• Anteparo (tela translúcido) • Condensador com diafragma em L
• Suportes • Régua milimetrada e paquímetro
Experimento 1: Determinação da distância focal de uma lente convergente
Procedimento Experimental
1) Coloque o porta-placas com o diafragma em L de maneira que esta fique aproximadamente 
11cm da fonte de luz, conforme a figura 2.
2) para a lente de distância focal =+100 (nominal), mova o suporte que contém a lente entre o 
diafragma e o anteparo até obter a distância do objeto o =120mm.
3) Mova o suporte com o anteparo até obter uma imagem nítida projetada no mesmo. Meça a 
distância entre a lente e o anteparo( distância imagem, I).
4) Meça com o paquímetro a altura da imagem.
5) Repita os itens 2 e 4 para as seguintes distâncias objeto: 130mm, 140mm, 150mm, 160mm, 
170mm e 180mm. Determine os valores das respectivas distâncias imagem e, com o 
paquímetro, a altura das respectivas imagens.
Tratamento de Dados:
1) Construa uma tabela com os valores medidos das distâncias objeto (o) e imagem (I), os valores 
calculados de 1/o e 1/i, além dos valores medidos da altura do objeto A, e da imagem B, bem 
como o valor do aumento linear transversal.
2) Construa um gráfico de 1/i em função de 1/o e obtenha a melhor reta que passa através destes 
pontos.
O 1/O i 1/i A B A/B 1/O+1/i f
0.135 7.407407407 0.491 2.036659878 40 67 0.597014925 9.444067285 0.105886581
0.145 6.896551724 0.439 2.277904328 40 54 0.740740741 9.174456052 0.108998288
0.155 6.451612903 0.417 2.398081535 40 44 0.909090909 8.849694438 0.112998252
0.165 6.060606061 0.399 2.506265664 40 37 1.081081081 8.566871725 0.116728723
0.175 5.714285714 0.391 2.557544757 40 33 1.212121212 8.271830471 0.120892226
0.185 5.405405405 0.386 2.590673575 40 28 1.428571429 7.996078981 0.125061296
0.195 5.128205128 0.384 2.604166667 40 21 1.904761905 7.732371795 0.129326425
8.576481535 0.116597931
CONCLUSÃO
1) Que tipo de imagem você obteve com cada lente?
A lente biconvexa dá um aumento real e invertido para o objeto depois do foco e um aumento 
virtual e normal para objetos antes do foco.
2) Para lente de distância focal f=+100mm, o que acontece com a imagem se o objeto estiver a 
menos de 10cm da lente?
Se o objeto é colocado a uma distância menor que a distância focal, os raios emergem do feixe 
divergente lente, nunca se cruzam. A imagem obtida será virtual, direita e maior, ou seja, neste caso, 
funciona como uma lente de aumento. 
3) Qual a relação entre o raio de curvatura de uma lente convergente biconvexa e sua distância 
focal? E para lente divergente bicôncava?
Na lente biconvexa quanto maior a curvatura mais distante o foco. Na lente Bicôncava quanto 
maior a curvatura mais próximo o foco.
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
 Manual do laboratorio de física IX Experiencia 4 (2008/2); Universidade federal do Amazonas; 
Intituto de Ciências Exatas; Depatamento de Física.
 Walter A. Mannheimer; Microscopia dos Mateirais, Uma Introdução; edição da Sociedade 
Brasileira de Microscopia e Microanálise.