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Microscópio Luís Eduardo Leite Macêdo; Kayron Lopes dos Santos; Adriano Almeida da Silva; Pedro Victor Lima Rodrigues; Stênio Leo Souza Silva Departamento de Física – Centro de Ciências da Natureza – UFPI e-mail: dleite792@gmail.com Resumo. Neste experimento, a partir dos conceitos básicos de lentes, estendeu-se as aplicações das lentes individuais para o caso de instrumentos ópticos constituídos por duas lentes. Em especial, estudou-se os microscópios. Na primeira parte do experimento calculou-se um valor teórico para o aumento linear apenas utilizando as distâncias em que as lentes e o objeto estavam dispostos , obtendo-se um valor de ‘“5,75”, em seguida, pelas medidas das alturas do objeto e da imagem chegou-se num valor médio de “6,63” implicando num erro teórico de “15,3%”, suficiente para comprovar a teoria. Por fim, ainda buscando aplicar as equações para o microscópio, calculou-se o aumento angular do aparato, que deu um valor de “2,02”. Palavras chave: Microscópio, lente, aumento angular, foco, imagem, objeto. Introdução Para sistemas compostos por duas ou mais lentes ainda utiliza-se as mesmas equações para lentes : (1)p 1 + q 1 = f 1 Para encontrar as relações desejadas para uma combinação específica de lentes, basta utilizar as equações de lentes para cada lente em particular, com o diferencial que para a segunda lente o objeto a ser considerado será a imagem produzida pela primeira lente sozinha e assim por diante. No estudo de instrumentos óticos formados por lentes compostas, além das lunetas e telescópios empregados para enxergar algo distante, outra aplicação importante é para ampliar uma imagem. Em casos extremos uma lupa não é suficiente e se faz necessário o uso de uma combinação de lentes para um melhor desempenho. Em particular, o destaque será dado para o microscópio. Para recriar um microscópio simples em laboratório utiliza-se duas lentes convergentes, uma ocular e uma objetiva com distância focal menor que a ocular. O esquema se observa na Figura 1. Figura 1:Microscópio. [3] O objeto é colocado próximo ao foco objeto da lente objetiva de forma a produzir uma imagem real e invertida com o tamanho suficientemente grande (de fato, numa lente convergente, quanto mais próximo do foco o objeto estiver, maior a imagem produzida), implicando num aumento linear [2]. (2)m = y y′ = − x f1 = − x′f1 Sendo y’ o tamanho da imagem e y o tamanho do objeto, x a distância da lente ao objeto e x’ a distância da lente à imagem. Em seguida, a imagem produzida pela primeira lente passa a funcionar como o objeto real da segunda lente, a ocular que irá aumentar o ângulo visual, agindo como se fosse uma lupa. Dessa forma, o aumento angular produzido pela lente ocular na retina[2] : (3)M = df2 Em que “d” é a distância da lente ao olho (geralmente toma-se como 25 cm por ser a distância mais nítida) e “f2” é a distância focal da segunda lente. Finalmente obtêm-se que o aumento total do microscópio composto é dado por: (4)umento M −A = m = x d′f1f2 De uma outra forma, menos último que a apresentada, para se calcular o aumento linear transversal do microscópio, que dado pelo produto do aumento linear (equação 2) individual das lentes: (5)umento linear 1m2A = m O objetivo é verificar as equações que regem a formação da imagem no microscópio e seu aumento. Materiais Trilho; Régua; Papel com quadros; Lentes convergentes; Pantalha; Parafuso. Procedimento Experimental Montou-se o aparato experimental sob o trilho colocando-se as lentes como na figura 1 e posicionando um prego pequeno para servir de objeto na frente da lente objetiva numa distância que ficasse entre o foco e duas vezes o foco da lente objetiva. Em seguida ajustou-se as lentes e a posição do objeto até obter-se uma imagem nítida e que funcionasse como um microscópio de fato. Por fim mediu-se as distâncias entre as lentes e as alturas do objeto e da imagem. Resultados e Discussão O aumento linear transversal produzido pelo microscópio é dado teoricamente pela equação (5). Para obter esse valor é necessário apenas calcular o aumento individual de cada lente separadamente e depois calcular o produto das duas. As distâncias medidas e calculadas pela equação (1) se encontram na tabela 1 e na tabela 2 a seguir: Tabela 1: Distâncias da imagem e do objeto com relação à primeira lente Distância do objeto 15 cm Distância da primeira imagem 30.3 cm Para a segunda lente, a primeira imagem produzida pela lente objetiva serve como objeto para a lente ocular. Tabela 2: Distâncias da imagem e do objeto com relação à segunda lente Distância do objeto 16,3 cm Distância da segunda imagem -46,84 cm O aumento linear da lente objetiva é obtido utilizando-se a equação (2). 1 , 2m = − di do = − 15 30,3 = − 2 0 Da mesma forma, para a lente objetiva encontra-se: 2 2, 5m = − di do = 16,3 46,84 = 8 Finalmente, o aumento angular do microscópio: 1m2 , 2 , 5 , 5m = − 2 0 × 2 8 = − 5 7 Tabela 3: Aumento linear transversal teórico: m1 -2,02 m2 2,85 Aumento linear -5,75 De imediato deduz-se que devido ao sinal negativo a imagem deve ser invertida e obviamente a imagem também deve ser maior que o objeto.. Agora, na tabela 4 encontram-se os valores após medir-se as alturas do objeto e da imagem com um paquímetro. Tabela 5: Relação entre o tamanho da imagem e do objeto para um microscópio Diferentemente do outro método, desta vez a ampliação é dada apenas pela equação (2), fazendo-se a razão do tamanho da imagem com o tamanho do objeto que foram medidos. Por fim, o valor mais importante a se encontrar é o aumento angular total dado pela equação (4). Para esse cálculo utiliza-se o aumento linear causado pela lente objetiva e multiplica-se pelo aumento angular produzido pela lente ocular. Esse aumento angular é dado pela equação (3) Admitindo-se “d” igual a 25 cm (valor encontrado na literatura[2]) por ser a distância aproximada de visão mais nítida. M = df2 = 25 25 = 1 1M , 2 2, 2m = − 2 0 × 1 = − ´ 0 Tabela 6: Aumento e erro teórico Valor teórico do aumento linear 5,75 Média do aumento linear medido 6,63 Erro teórico 15,3 % Aumento angular 2.02 Conclusão Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que para o caso específico em que a combinação de lentes obedece à configuração de uma lente objetiva com distância focal menor e uma lente ocular com distância focal maior obtêm-se um efeito de ampliação mais eficiente que apenas uma lente, caracterizando um microscópio. Tendo isso em vista foi possível aplicar as equações encontradas na literatura para estimar a ampliação linear causada pelo microscópio e ainda comparar com a ampliação medida experimentalmente, obtendo-se um erro teórico de 15,3%, além disso também verificou-se que aimagem produzida pelo microscópio foi invertida e ampliada, o que condiz com a literatura. Bibliografia [1] Halliday, D; Resnick, R; Krane, K. Física, 5ª ed. ED. LTC, Rio de Janeiro. 2000 [2] Moysés, H. N. Curso de Física Básica 4. 1ª Ed., 2004 [3] Apostila de Física experimental IV- elaborada pela Profa. Maria Leticia Vega - 2017
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