apostila_laboratorio.pdf

1

AAPPOOSSTTIILLAADDEEPPTTIICCAATTCCNNIICCAAII

PPrrooffeessssoorraaLLiilliiaaCCoorroonnaattooCCoouurrrrooll

2006

2

NNDDIICCEE

INTRODUO____________________________________________3

SOBREADISCIPLINA _____________________________________3

CRONOGRAMADASATIVIDADESNOLABORATRIODEPTICATCNICA2SEMESTREDE2005____________________________5

HORRIOSDOSESTAGIRIOS2SEMESTREDE2005 ___________6

NORMASDEAPRESENTAODERELATRIOS___________________6

EXPERINCIA1:MEDIDASDENDICEDEREFRAODESLIDOSELQUIDOS______________________________________________9

PARTE1:DETERMINAODONGULODEUMPRISMAUSANDOUMGONIMETRO_____9PARTE2:DETERMINAODONDICEDEREFRAOEDONMERODEABBDEUMPRISMA_______________________________________________________________12PARTE3:DETERMINAODONDICEDEREFRAODELQUIDOSUSANDOREFRATMETRODEABB_________________________________________________18

EXPERINCIA2:DETERMINAODADISTNCIAFOCALDELENTESDELGADAS _____________________________________________25

EXPERINCIA3:PROPRIEDADESDOOLHOHUMANO(MODELOGEOMTRICO)__________________________________________32

EXPERINCIA4:INSTRUMENTOSPTICOS____________________40

PARTE1:ESTUDODOPROJETORBSICO____________________________________40PARTE2:ESTUDODOMICROSCPIO _______________________________________45PARTE3:ESTUDODOTELESCPIO_________________________________________48

EXPERINCIA5:COMPROVAODALEI(FOTOMTRICA)DOINVERSODOQUADRADODADISTNCIA. _____________________________54

BIBLIOGRAFIAGERAL ____________________________________57

3

I INNTTRROODDUUOO

Esta apostila contm os roteiros das experincias que sero

desenvolvidasnodecorrerdosemestre.Cadaumdessesroteirosapresentaa

descriodosmtodosparaarealizaodecadaexperinciaeauxiliaoaluno

duranteasaulasdolaboratrio.Paracadaexperincianecessriaaposterior

elaboraodeumrelatrioindividual.atravsdaentregadestesrelatrios

queseroobtidasanotaparaoclculodamdiadelaboratrio.

Recomendase que o aluno leia cada roteiro antes das aulas de

laboratrio e que no se esquea de trazer a apostila, sem a qual no

conseguirrealizaraexperincia.

SSOOBBRREEAADDII SSCCI I P P LLI INNAA

ClculodamdiadadisciplinadepticaI

ML = mdiadelaboratrio

MT =mdiadeTeoria

MF = mdiadeTeoriasemexame

R = mdiadosrelatrios

S = seminrio

PL =provadelaboratrio

P1 e P2 =provastericas

M = mdiafinal/notacomexame

EX = notadoexame

4

ML = (0,5R +0,5 PL) Se ML < 6,0 automaticamentereprovado

MT = (0,4P1 + 0,4P2 + 0,2S )

MF = 0,6 MT + 0,4 ML Se MF 7,0 aprovadosemexameSe MF < 7,0 necessriofazerexame

M =(MF + EX )/2Se M 6,0 aprovado

CorpoDocente

ProfEduardoAcedoBarbosa(ResponsvelpelaDisciplina) Prof Lilia Coronato Courrol (Coordenadora do Laboratrio de ptica

Tcnica)

ApoioTcnico

InstrutordoLaboratrio: AndrdeOliveiraPreto

EstagiriosdoLaboratrio: LucasSperattidaCruzRemdio RaphaelSchmidCalvo FelipeGomesCallera

5

CCRROONNOOGGRRAAMMAADDAASSAATTI I VVI IDDAADDEESSNNOOLLAABBOORRAATTRRI I OODDEE

PPTTI ICCAATTCCNNIICCAA22SSEEMMEESSTTRREEDDEE22000066

Data Atividade Turma HorrioTurma1A 13:00~14:50

28deagosto Experincia1ATurma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:50

04desetembro Experincia1ATurma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

11desetembro Experincia1BTurma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:50

18desetembro Experincia1BTurma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

25desetembro Experincia2Turma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:50

02deoutubro Experincia2Turma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

09deoutubro Experincia3Turma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:50

16deoutubro Experincia3Turma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

23deoutubro Experincia4Turma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:5030deoutubro Experincia4Turma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

06denovembro Experincia5Turma2A 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:5013denovembro Experincia5Turma2B 14:50~16:40Turma1B 13:00~14:50

20denovembro ReposioExp.Turma2B 14:50~16:40Turma1A 13:00~14:50

Turma2A 14:50~16:4027denovembro Prova

Turma2B 14:50~16:40

Em caso de necessidade de reposio de experincia, esta dever seragendada com o instrutor do laboratrio com no mnimo dois dias de

6

antecedncia. Cada aluno poder repor nomximo uma experincias, deacordocomasdisponibilidadesdoinstrutor.

HHOORRRRI IOOSSDDOOSSEESSTTAAGGIIRRI I OOSS22SSEEMMEESSTTRREEDDEE22000066

Segunda Tera Quarta Quinta Sexta

7:00~8:00

8:00~9:00

9:00~10:00 Marta Marta Marta Marta

10:00~11:00 Marta Marta Marta Marta

11:00~12:00 Marta Marta FelipeMarta Marta

12:00~13:00 Raphael Felipe Raphael Felipe

13:00~14:00Felipe

Raphael Raphael Felipe Raphael Felipe

14:00~15:00 FelipeRaphael RaphaelFelipe

Raphael Felipe

15:00~16:00 FelipeRaphael Raphael Raphael

16:00~17:00 FelipeRaphael

17:00~18:00 Felipe

OBS:Oinstrutorseencontrarnolaboratrioemperodointegral

NNOORRMMAASSDDEEAAPPRREESSEENNTTAAOODDEERREELLAATTRRI IOOSS

7

1. Tema

Definido pelo professor conforme o contedo dadisciplina.

2. Normadeapresentaodorelatrio:

2.1. Pginaderosto(capa) Autor Ttulo Local Instituio Disciplina Professorresponsvel Dataemquefoirealizadooexperimento

2.2. Resumo2.3. Listadesmbolos(seforocaso)2.4. Listadefiguras(seforocaso)2.5. Texto

Objetivos MateriaisUtilizados IntroduoTerica Mtodos(Procedimento) Resultadosegrficos Discusso Concluso

2.6. RefernciasBibliogrficas2.7. Tabelas,diagramas,fotografias(anexos)

3. ApresentaoGrfica

3.1. Papeledigitao

Deveserutilizadopapelbranco,formatoA4(21,0cmx29,7cm).Fonten12notexto.

Adigitaodostrabalhosdeveprever:w Autilizaodeumsladodopapelw Espaamento1.5

3.2. Margemeespaamento

8

De modo a permitir uma boa visualizao do texto,assim como reproduo e encadernaes corretas, devemserobservadasasrecomendaesaseguir:a) Margens

Esquerda 4,0cmDireita 2,0cmSuperior 3,5cmInferior 2,0cm

b) EspaamentoO mesmo espaamento observado entre cabealhos e

texto deve ser obedecido entre o trmino de um item e ocabealho do item seguinte, e assim consecutivamente daIntroduoConclusodotrabalho.

3.3. Figurasetabelas

As figuras e tabelas devemaparecer toperto quantopossveis do lugar emque somencionadas, obedecendo apresentao tipogrfica recomendada pela norma ABNTNBR6022Apresentaodeartigosdeperidicos.

4. Fontesdeinformaesbibliogrficas

Livros, manuais, monografias Comunicaes emeventos (congresso, seminrios, simpsios, etc.) Teses edissertaesEnciclopdias,normasecatlogosPublicaesperidicas.

NotaImportante:Oalunoquedesejarobterboasnotasnestesrelatriosdeverseguirestasnormas.

BomTrabalho.

9

EEXXPPEERRI I NNCCI IAA11::MMEEDDII DDAASSDDEE NNDDIICCEEDDEERREEFFRRAAOODDEE

SSLLI IDDOOSSEELL QQUUIIDDOOSS

PARTE1:DETERMINAODONGULODEUMPRISMAUSANDOUMGONIMETRO

Objetivos:

Oobjetivonestaetapaconsisteemobterosngulosdereflexodofeixede luz refletido pelo prisma, em cada uma das faces que separada pelongulodeabertura.

Demonstrarque A=a/2(sendoque A easo,respectivamente,ongulode abertura do prisma e o ngulo de desvio de um feixe de luz que incidesobreoprisma).

Realizadasessasmedidastrsvezes,calcularadiferenaangularobtidapelo telescpio em cada altura logo aps, obter o valor mdio daqueladiferenaangular,ecalcularodesviopadroefinalmenteoerropercentual.

MateriaisUtilizados:

1Espectroscpio:StudentsSpectrometer.2Cavaleiros.1Suportede3pontosajustveis.1VidroDespolido.1Lmpadaincandescente.1Fontedealimentao.1Prisma.

Procedimento:

1. Prepararamesadeexperincia.(fixarumprismanabasesuperiorgiratriadogonimetronaposioverticaldeformaquealuzincidanovrticeondeestsimbolizadoonguloA).

2. Iluminar a fenda do colimador do gonimetro, com uma lmpadaincandescente e ajustar a abertura da fenda para banhar o vrtice doprisma.

10

3. Procurar a imagem da fenda refletida pelo prisma, em uma das faces,movimentando o telescpio, olhandose atravs da ocular para as duasfacesdoprisma.

4. Anotar o valorde cadangulo no pontoemque a imagemda fenda focalizada.

5. Variaraalturadoprismacincovezeserepetirospassos1,2,3e4(sempreanotandoosvaloresangularesdotelescpioparaasduasfaces).

Paraprovarque A=a/2(veresquemadafiguraseguinte),serrealizadauma experincia com um prisma de aproximadamente 60 e umespectroscpio,contendoumgonimetro,comointuitodemedironguloa,paraconstatarseeleodobrodongulo A doprisma.Oprocedimentodestaexperinciaestdispostoaseguir.

Consideraes:

a) Para regular a altura da mesa do prisma basta soltar o parafusolocalizadologoabaixodestabaseassimapeaficalivreparaqueseregule a altura. Porm, devese tomar muito cuidado, pois ummovimento indevido nesta pea pode desregular a montagem ouocasionarquedaacidentaldoprisma.Deveseregularcomateno.

b) Ao trabalhar com os resultados obtidos, podese, se preferir,converter os valores dos ngulos que esto na notao graus eminutos para somente graus (onde os nmeros ficam em notaodecimal)parafacilitarnosclculos.

c) Ovalordongulodeaberturadoprisma,obtidonestaexperincia,serutilizadonosclculosdaexperincia3.importanteobterestevalorcorretamente.

d) Oprismadeveconteronmerodabancadaeomesmoprismaserutilizadonaexperinciaseguinte.

11

e) Almpadadeveestaralinhadaaumadistnciademaisoumenos10cmdafenda.

f) Oprismadeveestarlimpoebemalinhado.g) Para efetuar o alinhamento do vrtice do prisma com o feixe

incidente,bastaobservarafaceopostaaovrticeeprocurarofeixe.h) Ateno ao desprender o prisma para variar sua altura, nesse

momentooprismanopodesofrernenhumavariaoangular.

Resultados:

Tabelareferentearesultadosprticos:

NGULODOFEIXEREFLETIDOFACE1.

NGULODOFEIXEREFLETIDOFACE2.

a

Comentrio:

Notase,queadiferenaangularentreosdoisraiosrefletidossempreodobrodongulointernodoprismamesmoquesuaalturavarie.

Questionrio:

a) Demonstrarmatematicamentequeongulorefletor A deumprismaigual metade do ngulo a formado entre os feixes refletidos pelassuperfciesadjacentesdongulorefrator.

b) Executaraexperinciaedeterminarovalormdio,desviopadroeerropercentual.

a=

A =

12

PARTE2:DETERMINAODONDICEDEREFRAOEDONMERODEABBDEUMPRISMA

Objetivos:

O primeiro passo da experincia medir o ngulo de desvio do feixemonocromtico amarelo da lmpada de Hlio, trs vezes. Calcular o desviomdioeondicederefraoparaaemissodeHlio(tendoemmosonguloderefringncia A,medidonaexperinciapassadavalorexperimental).

OsegundopassomedirongulodedesviodosfeixesmonocromticovermelhoeazulparaalmpadadeCdmio.Repeteseoprocessoecalculaseodesviomdioparaofeixevermelhoeparaofeixeazulemseguida,calculase o ndice de refrao dos mesmos feixes (tendo em mos o ngulo derefringncia A,medidonaexperinciapassadavalorexperimental).

Comosndicesderefraodofeixeamarelo,vermelhoeazul,calcularonmerodeAbbe(poderdispersivorecproco).Tendoagora,onmerodeAbbe,podemos determinar o tipo de vidro que constitui o prisma e para issorecorremosaumatabelaondeondicederefraoestemfunodonmerodeAbbe.


1Espectroscpio.2Cavaleiros.1Suportep/aslmpadasusadas.1LmpadadeHlio.1LmpadadeCdmio.1FontedealimentaomodeloSF9290SpectralLamp.1Prisma(aqueleusadonaaulaanterior).

Introduo:

Quandoumprismadispersaluzbranca,podeseverqueofeixeinteiroemformadearcorisdesviadodesuadireode incidncia. Umamedidaconvenientedestedesviodadapelodesvioda luzamarela, poisoamareloest mais ou menos no meio entre o vermelho e o violeta. Uma medidasimplesdedispersodadapelaseparaoangularentreosraiosvermelhoevioleta. Como o desvio e o ndice de refrao so relacionados, o desvio doespectro inteiro controlado pelo ndice de refrao para a luz amarela,enquanto a disperso depende da diferena entre os ndices para oscomprimentosextremoequivalentesaovioletaevermelho.

13

Demodoasepoderemprojetar lentese sistemapticos,necessrioconhecer o ndice de refrao dos vidros para um certo nmero decomprimentosdeondaaolongodoespectro.

De modo geral, os vidros de qualidade ptica so especificados pelondicederefraonepeladispersoeoseutipodesignadoembaseaumcdigo de seis dgitos composto de duas partes. Os trs primeiros dgitosdescrevemondicederefraonominaleostrsltimosonmerodeAbbounmero u queorecprocodopoderdispersivo

CF

dd nn

n - -

=1

u

ondend ondicederefraoemumcomprimentodeondamdio,nF emumcomprimentodeondacurtoe nC emumcomprimentodeondalongo.

Vejamos agora o comportamento de um dado raio de luz que incidenumadasfacesdeumprisma.

ABC (figura1)representaumaseodoprisma.Se PQ umraiodeluzmonocromticoqueincidenaface AB noponto Q,

Fig.1Passagemdeumraiopeloprisma.

Opercursodoraioser PQRS,devidoarefraoem Q eem R.Emgeralapenas as faces AB e AC so polidas. O canto que passa por A e perpendicularaoplanodopapelenoqualseencontramasfacespolidasongulorefratordoprisma.Ongulo UTR,segundooqualoraio incidentefoidesviado de sua direo original pelo prisma o ngulo de desvio. Umamudananongulodoraio PQ naface AB,causarumavariaonongulodedesvio.Seongulodeincidnciaforigualaongulodeemergncia(isto AQ = AR),ongulodedesvioummnimo.oquese chamadecondiodedesviomnimo.

14

Comoestamostrabalhandocomumprismaquefeitodeumdadotipode vidro e possui um ngulo refrator A, temos que o ndice de refrao obtidopelafrmula

2sen

2sen

A

DA

n

+

=

ondeAongulo(refrator)doprisma,D ongulodedesviomnimoenondicederefrao.ParasedeterminarndeveseconhecerAeD.

Procedimento:

1. Preparamos a mesa de experincia. Se fixa, ento um prisma na basesuperiorgiratriadoespectroscpiocomumadasbasesencostadasnessabasegiratria,posicionadodetalformaqueofeixeentre,sedesvie,esaiadoprismapodendodepoissermedidocomotelescpio.Afaceemquealuz incideea faceemquea luzemergedevemformarentresongulorefrator A,queestarindicado.

2. Iluminarafendadocolimadordogonimetro,comumalmpadadeHlioe o feixemonocromtico emergente amarelo, pode ser procurado comotelescpio,olhandoseatravsdaocular.Anotaseonguloondeofeixefocalizado. Repetese esse procedimento trs vezes, variandoa altura. Edepois disso, retirandose o prisma, anotase o ngulo em que a luz focalizadadiretamenteparatermosongulodereferncia.

3. RepeteseoprocedimentoparaalmpadadeCdmioanotaseovaloremgraus,nogonimetro,do feixemonocromticoemergentevermelhoedofeixe monocromtico emergente azul. Repetese esse procedimento trsvezes,variandoaalturaedepoismedindoareferncia.

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Resultados:

TabelareferenteaosresultadosdalmpadadeHlio(feixeamarelo):

NGULODEREFERNCIA.

NGULOEMERGENTE.

NGULODEDESVIO

TabelareferenteaosresultadosdalmpadadeCdmio(feixevermelho):

NGULODEREFERNCIA.

NGULOEMERGENTE.

NGULODEDESVIO

TabelareferenteaosresultadosdalmpadadeCdmio(feixeazul):

NGULODEREFERNCIA.

NGULOEMERGENTE.

NGULODEDESVIO

Observaes:

a) Ongulodedesviodadopeladiferenaentreonguloemergenteeongulodereferncia.

b) Obteramdiadosdesviosparacadalinhaespectraleverifiqueseodesviomdiodofeixeazulmaiorqueodovermelho.Temqueserporqueondicederefraodoazulmaiorqueodovermelho.

c) Almpadadeveestaralinhadacomafendaaumadistnciademaisoumenos10cm.

d) Oprismadeveestarlimpo.e) Atenocomomanuseiodaslmpadas,poisasmesmasapresentam

umatemperaturaelevadaconformeodecorrerdaexperincia.

16

Clculos:

Calcularnparacadafeixeparaobterovalorde ud.

2sen

2sen

A

DA

n

+

= (1)

CF

dd nn

n - -

=1

u (2)

Questionrio:

a) Provargeometricamenteacondiodedesviomnimo.b) Deduzirafrmula(1)c) Classificarovidrodoprisma,utilizandoatabelaabaixo

Comentrio:

Na tabela, associase o nmero de Abbe na abscissa como ndice de

refraonaordenada.

17

Tabelaparaclassificaodoprisma

18

PARTE3:DETERMINAODONDICEDEREFRAODELQUIDOSUSANDOREFRATMETRODEABB

Objetivo:

OobjetivodessaexperinciamedirosndicesderefraodelquidosHexano,Etanol,eguaDestilada,usandoumrefratmetro,compararcomosvalorestericosecalcularumerroexperimental.

Com isso,seaprendecomoutilizarorefratmetrodeAbbeatravsdealgunsprocedimentosestesprocedimentosserodescritosadiante.

Introduo:

LeidaRefraoenguloLimite

ALeideRefraoexpressapelaLeideSnellDescartes,querelacionaosngulosdeincidnciaerefraocomosndicesderefrao.

n1sin(q1)=n2sin(q2)

n1 =ndicederefraodomeio1n2 =ndicederefraodomeio2 q1 =ngulodeincidncia(nguloqueoraioincidentefazcoma

normal,N) q2 =nguloderefrao(nguloqueoraiorefratadofazcomanormal,

N)

Quandoongulodeincidncia(ouderefrao)for iguala90graus,onguloderefrao(oudeincidncia)serigualaongulolimite(L).

Aps esse ngulo, se aumentarmos o valor da incidncia, o raio sofrereflexototal.

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FiguraA:(a)Ongulolimite(L)sendoumngulodeincidncia.(b)Ongulolimite(L)sendoumnguloderefrao.

A utilizao do refratmetro de Abbe produz uma linha marginal maldefinidanovisor

ProcedimentoExperimental:

Nas linhas abaixo ser descrito todo o procedimento para adeterminao do ndice de refrao das amostras das substncias que sedesejamedir.

1. Para operao, o refratmetro deve estar bem apoiado e com umsistemadeelevaoparaajustarsefontedeluz.

2. Ajustar o espelho para iluminar uniformemente o disco graduado decristal,parapermitirumaboaobservaodaescala.

3. Giraratravadoprisma(8)paraaesquerdaatquesejapossvelabriroconjuntodocorpodosprismas.Inclinarapartesuperiordoaparelhoatqueasuperfciedoprismademediofiquenaposiohorizontal.

4. Limpar e secar bem as superfcies dos dois prismas e tambm dasmoldurasmetlicasusandoum lenodepapelcomumpoucodeguadestiladaouter.

5. Comumcontagotasdepositar2ou3gotasdoliquidoasermedidonasuperfcie do prisma demedio. Com omximo de cuidado fechar obloco movendo para isso o prisma de iluminao at poder travlonovamente.Evitedeixarbolhasnolquidoumavezqueelasreduzemocontrastedalinhalimite.

20

Fig.5Posiodetrabalhodorefratmetro

6. Aguardaralgunsminutosatoliquidoentraremequilbriotrmicocomoconjuntodosprismas.Colocaroaparelhonaposiodeuso.

7. Posicionara fontede luz (halognio),paraqueatravsdoespelho (9)sejapossveliluminaraaberturainferiordoprismadeiluminao.

8. Procurar lentamentenaocularalinhadeseparao,variandoongulodeincidnciaatravsdobotodeacionamento(10),Sehouverfranjascoloridasfazlasdesapareceratravsdoboto(4)

DemodoaseobterumalinhamarginalbemdefinidanecessriogirarosprismasdeAmicipormeiodoparafusorecartilhadoD.

Campovisualdaocular

9. Com a linha de separao ntida, possvel posicionarse a linha deseparaoexatamentenopontodeintersecodoretculo.

21

Fig.6ORefratmetrodeAbbe

O procedimento para abertura inclinar novamente o equipamento ametade do curso, abrir o bloco de prismas atravs da trava, e efetuar alimpezadassuperfciesdosprismas.

Oblocodosprismasconstrudodemetalcromado,oquepermiteseuusoem materiais cidos desde que o tempo de contato da substncia com oequipamentosejaomenorpossvel.

Obs.:Cuidadoparanomisturaroslquidos.Por possuir uma remoo mais trabalhosa, recomendase deixar a

mediodaamostradecumenoporltimo.

1

2

4

6

3

5

7

8

9

10

11

12

22

ListadeMaterial:

1Fonte.1LmpadacomfilamentodeHalognio.1RefratmetrodeAbbe.4Amostrasdassubstnciasaseremmedidas: Hexano lcooletlico guadestilada

1 Algodoparalimpeza

DadosObtidos:

HEXANO ETANOL GUADESTILADA

nd (terico) 1,427 1,358 1,333

Mater ial n d

Hexano1)2)3)

1)2)3)

Etanol1)2)3)

1)2)3)

guadestilada

1)2)3)

1)2)3)

Clculos:

Determinaodadisperso

Depois de medido o ndice nD e o nmero do tambor d, possveldeterminarseadispersomdia nF nC eonmerodeAbbe n ,para issonecessrio uma tabela que fornece os valores de A, B, e d para depoiscalcularmosatravsdaequaonF nC=A+Bd.Observarquecadatabelacorrespondeaumblocodeprismasdorefratmetro.Exemplo:Umvidropossuium ndice nD de 1,6572, o nmero d observado 19,40, logo os fatores da

23

tabelaso:A=0,02405B=0,01524ed=0,527.OsvalresdeAeBforaminterpolados,eodedporsermenorque30positivo(sefossemaiorque30serianegativo):

nFnC=A+Bd=0,02405+0,01524x0,527=0,03208logon=nD1/nFnC n=0,6572/0,03208=20,5

BdAnn cf + = - (3)onde:d= leituradocompensador= fatordecorreodaaberraocromtica

Os valores de nd no exatos pela seqncia da tabela devero sersubmetidosinterpolaogeomtricaparaseobterosrespectivosvaloresdeAeB.

ComovalordendecalculadaadispersomdianFnC ,podeseobteronmerodeAbbeparacadaamostra.

Comentrio:

Utilizase lmpada de Tungstnio, por ser demais fcilmanuseio queumalmpadadeSdioquemonocromticaamarelacomissoaluzbrancadalmpadadeTungstnioserdecomposta.DestemodonecessriogirarosprismasdeAmicipormeiodoparafusorecartilhadoparaobterumadispersoigual,masopostacausadapelosprismasdeAbbe.

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Tabela para o clculo da Disperso

Tabela1tabelap/calculodadisperso

25

EEXXPPEERRI I NNCCI IAA22::DDEETTEERRMMIINNAAOODDAADDIISSTTNNCCI IAAFFOOCCAALL

DDEELLEENNTTEESSDDEELLGGAADDAASS

Objetivo:

O objetivo dessa experincia determinar a distncia focal de lentesdelgadas por trs diferentes mtodos: (a) Bessel, (b) autocolimao e (c)associao.

Introduo:

As lentes so formadas pormateriais transparentes (meio refringente)de tal formaquepelomenosumadas superfciesporondepassaa luz, (aoentrarousairdalente),noplana.Naslentesesfricasumadassuperfcies,ouambas,socortesdeumaesferae,consequentemente,caracterizadasporumraiodecurvatura.

Quando raios de luz incidem paralelamente ao eixo principal de umalente, ao atravessla, eles ou seus prolongamentos se encontram em umponto,quechamadodefoco.

Inversamente, se os raios incidentes so gerados no foco eles devemsairparalelamenteaoeixoptico.Issopermitedefinirumsegundofocoparaalente.

A distncia entre o foco e o centro ptico (o) denominada distnciafocal.

Com as regras de construo de imagem e usando semelhana detringulospodeseobterumarelaoentreadistnciafocal f easdistnciasdoobjeto p edaimagem p' aocentroptico.

'111ppf

+ =

Esta relao conhecida como a equao de Gauss. Ela requer umaconvenodesinaisparaasdistnciaspep'.Quandoaimagemformadaapartirdos prprios raios luminosos ela dita real e nesse caso p e p' so positivos.Quando ela formada a partir do prolongamento dos raios luminosos ela ditavirtualep>0ep'

26

Aampliaodaimagempodeserdefinidapelarelaoentreotamanhodaimagem(i)edoobjeto(o),ouequivalentemente(relaodetringulos)darelaoentrep' ep,por:

pp

oi

A'

- = =

A vergncia (potncia) de uma lente, por sua vez, definida pelorecprocodadistnciafocal

fV

1 =

etemcomounidadeadioptria(di).

Lensmetro

Lensmetro um instrumento de preciso que permite a medio

precisadapotnciadeumalente.

ListadeMaterial:

1Bancopticoaprox.2m.1Fontedealimentaoparaalmpada.1LmpadacomfilamentodeTungstnio.1Suportede3pontosajustveis.1Vidrodespolido.1PlacametlicacomfendaemformatodeF.(serafendaobjeto).1Condensador.1Espelhoplanode1superfcie.1Anteparodemadeira.1Trena.2Suportede3pontosfixos(ajustadosc/sistemademola)1Lentesde+100,+200e+400.1 Lentede400.1Lentecomfocodesconhecido.

27


Nestaexperinciaserfeitaadeterminaodadistnciafocaldaslentesdelgadasnosmtodosexpostosadiante:

a) MtododeBessel:

OarranjocomlmpadaL,condensadorCeovidrodespolidoV1,usadopara iluminar o anteparo com a fenda F. Esse conjunto montado numaextremidadedobancopticoenaoutraextremidadecolocadoumanteparobrancoA.AdistnciaentreFeA d.AlenteasermedidacolocadaentreFe A.Hduasposiesemquealentepodesesituar Xe Ynasquaisalenteprojetaaimagemde FemA,desdeque d>4f.SeS=distnciaentreasduasposiesXeY,temse:

Fig.1MontagemexperimentalparaomtododeBessel

dsdsd

f4

))(('

- + = (1)

Verificar a distncia focal das lentes fornecidas +100,+200,+400 e f.Determinarfodesviopadroeoerropercentual.

d s Lx Ly f+100+100+100+200+200+200+400+400+400

f.f.f.

A

28

b) Mtododaautocolimao

Posicionase uma lente X, cuja distncia focal se deseja determinaraproveitandoamontagemanterioreumespelhoplanoPdeprimeirasuperfciesubstituindooanteparoDeslocaroconjuntoatseobtersobreafenda Fumaimagem,a imagemde F refletidasobreelamesma.Utilizeumcartobrancocobrindoametadedaletra Fparafacilitaroalinhamento.AdistnciafocaldalenteadistnciadalenteaoanteparoquerecobreF.Fazerasdeterminaesdefparaaslentes+100,+200,+400ef,ecalcularoerropercentual.

Fig.2Esquemadedeterminaodadistnciafocalatravsdomtododaautocolimao.

f+100+200+400

f

29

c) Mtododaassociao(paralentedivergente).

Fixaralenteconvergente X(+200)nadistnciaespecificadanafig.4elocalizaraimagemdafendaF movendooanteparo.Aseguir,colocaseentoa lente Y (400) entre a lente convergente e o anteparo e distante de umadistncia e(tambmespecificadanafig.3)dessalenteX.Localizaseentoaposiodanovaimagemquedevecairsobreoanteparo.Finalmente,podesemediradistnciadalentede400atoanteparo.RepeteseoprocedimentosubstituindoalenteYporumalentedefocodesconhecidof.

Fig.3Esquemaparamediodasdistnciasnomtododaassociao.

p1 p1 e p2 p2400 400 250

f 400 250

p1

p1 p2

30

Lensmetro

Aseguirserdescritooprocedimentoparaobtenodadistancia focal

dalentef:

1 inicialmenteverificarseoelipsmetroestaligadoLEDaceso(1)

casonoesteja, ligueoequipamentoutilizandooboto liga/desliga

(3)

2 Fixaralentedefocodesconhecido(f)sobreamesa(8)

3 Girar lentamente o tambor (2) at que seja possvel observar a

figuradeimagem(circunfernciapontilhada)atravsocular(7)

4 Centralizar a figura de imagem, atravs do boto (4), afim de se

determinarocentropticodalente

5 Visualizaravergnciadalenteatravsdodispositivo(6)

6Marcarocentropticodalenteutilizandooboto(4).

1

2

7

6

5

4

3

8

Fig.4Lensmetro,(CarlZeiss)utilizadoparamedirvergnciadaslentes

31

Questionrio:

A)DeduzirafrmuladeBessel.B)Determinar os valores de f em cada um dos mtodos, com os

respectivos desvios padres e erros mdios e comparlos com osvaloresnominais.Paraalentededistnciafocaldesconhecida(f)fazeracomparaocomovalorobtidoatravsdolensmetro.

Consideraes:

Nomtododaautocolimao,importantequeoscomponentesestejamprecisamentealinhados.

32

EEXXPPEERRI I NNCCI IAA33::P PRROOPPRRI I EEDDAADDEESSDDOOOOLLHHOOHHUUMMAANNOO

((MMOODDEELLOOGGEEOOMMTTRRI ICCOO))

Objetivo:

Oprimeiroobjetivo,naexperinciasobreoolhohumano,conheceromecanismo de viso do olho, assim como explicar os defeitos de viso:presbiopia,hipermetropiaemiopia.Assim,encontramosmaneirasdecorreoparacadadefeito.

Josegundoobjetivocalcularaspotnciastotaistericas(apartirdasdistncias focais nominais das lentes) e depois calcular as potncias totaisexperimentais (a partir das distncias focais experimentais, que se obtmatravs das medidas relacionadas distncia do objeto/lente/imagem).Compararambas.

Introduo:

OOLHO

33

ListadeMateriaisUtilizados:

1LmpadacomfilamentodeTungstnio.1Fontedealimentao.1Suportede3pontasajustveis1Vidrodespolido1FendaF1Anteparodemadeira1Trena.2Suportesde3pontasfixo1lentedivergente(400mm).4lentesconvergentes(+100,+150,+200,+400mm).


A) Acomodaodoolho

UsaseumalmpadaL,umcondensadorCeumvidrodespolidoV1parailuminar um anteparo F que servir como objeto para omodelo do olho. AimagemdeFprojetadaporumalentedef=+150mmemumanteparoV2(esteconjuntodelenteeanteparorepresentaoolho).

(a) Acomodao do olho (ver longe): Para esta configurao (disposioafastadade F) aseparaoentrealente(cristalino)eachapadespolida V2 (retina)devesermedida(~180mm).

Fig.1Configuraoparaomodelovisodelonge.

34

(b) Acomodao do olho (ver perto): deslocandose o olho na direo doobjeto (F) verificase que a imagem se desloca para trs do anteparo.Nossoolhorefocalizaaimagemaumentandoacurvaturadocristalino.Nomodelo spodemosdeslocar V2 para coloclanaposioda imagem.Aposio da imagem deve aumentar (nova posio 240mm) e o valor daacomodaode400mm.

Fig.2Configuraoparaomodelovisodeperto.

35

B) culos

(a) Presbiopia: devida a insuficiente curvatura do cristalino. Como naexperincia anterior de acomodao do olho o modelo colocado naposiodevisodeperto.Obtemosentoem V2 umaimagemntidade F. Substitumos a lente (+150) pela lentemais fraca (+200): a imagemficarentoatrsde V2.Ao focalizarmosessa imagemque foimaisparatrs,encontramosadistnciasemcorreo(ouadistnciaentrelenteeimagem que o olho teria de acomodar com o cristalino nessascondies). Mas como a condio anatmica do olho no permite essesdeslocamentos, considerase que o cristalino defeituoso deva ter seufoco corrigido associandose uma outra lente que servir de culos.Assim, tomandoa representao convencionaldoolho (nomodelo visode perto , de modo a obtermos de novo uma imagem ntida devemoscolocarumalente(+400)comoculosnafrentedomodelodoolho.

5,75,25'

140,01

20,01

'1

= + = + =ff

Fig.3Arranjoparademonstrarodefeitodepresbiopia.

36

(b) Hipermetropia:devidaaofatodeumeixodoolhosermuitocurto.Omodelodoolhocolocadonadisposiodevisodeperto.Aseparaoda lente (+150)at V2 diminudaa150mm,que representao fatodoeixo do olho ser mais curto. Seguindo o raciocnio adotado nademonstrao anterior, devemos obter as medidas sem a correo.Colocandosealente(+400)nafrentedoolhoaimagemficarntidaeaobtemosasmedidasapsessacorreo.

Fig.4Arranjoparademonstrarodefeitodehipermetropia.

37

(c) Miopia:oeixodoolhomuitolongo.Omodelodoolhocolocadonadisposio para ver de longe. A distncia da lente ( neste caso usaseumade+100pararepresentarodefeito)at V2 diminudapara115mm.Acrescentandosealente(400)anitidezdaimagemrestabelecida.Tiraseaquitambmtodasasmedidasnecessrias.

Fig.5Arranjoparademonstrarodefeitodemiopia.

38

DadosObtidoseResultados:

A)ACOMODAODOOLHO.

Potncia(Vergncia)terica:

f=distnciafocalnominaldalente(dadoemmetros)

(a)Visodelonge

Visodelongep p V(D)

1 8702 8753 880

(b)Visodeperto

Visodepertop p V(D)

1 4002 4053 410

B)CULOS

(a)Presbiopia.

Lentes:+400e+200p psemcorreo pcomcorreo V(D)semcorreo V(D)comcorreo

1 4002 4053 410

Calcularoterico.Calcularcadapotncia(vergncia)experimentaletiraramdia

Calcularoterico.Calcularcadapotncia(vergncia)experimentaletiraramdia

39

(b)Hipermetropia.

Lentes:+400e+150p psemcorreo pcomcorreo V(D)semcorreo V(D)comcorreo

1 4002 4053 410

(c)Miopia.

Lentes:400e+100p psemcorreo pcomcorreo V(D)semcorreo V(D)comcorreo

1 8702 8753 880

Obs.: (1)Osclculossofeitosemfunodasdistnciaspep(2)Calcularaspotnciastericascomesemcorreoetirarmdia.

Calcular as potncias experimentais com e sem correo e tirarmdia.

(3)Compararvalorestericoseexperimentais.

Questionrio:

a) Explicarcomofuncionaapticadaviso,falarsobreosdefeitosdevisoecomocorrigilos.

b) Com as distncias focais nominais determinar as potncias totaistericasedepoiscomaajudadasdistnciaspep,calcularaspotnciastotaisexperimentais.Compararambas.

40

EEXXPPEERRI I NNCCI IAA44::I INNSSTTRRUUMMEENNTTOOSSPPTTI ICCOOSS

PARTE1:ESTUDODOPROJETORBSICO

Objetivo:

Um dos objetivos determinar o aumento mdio prtico do projetorbsico,paracadaumadas lentes:Maginon,Projare+200mmecalcularoaumentotericodecadalente logo,podesecalcularoerroexperimentaldoaumentoparacadalente.

Outro objetivo observar um retroprojetor de transparncias e umprojetor comercial de diapositivos que foram desmontados no laboratrio eexplicarseufuncionamento.

Introduo:

Os sistemas de projeo constituem o arranjomais esquemtico paraexemplificar quase todos os sistemas de formao de imagens maiscomplexos.

A figura 1 representa um projetor de diapositivos. O objeto umdiapositivo que est iluminado ao fundo por uma lmpada de projeo L deboa luminosidadea imagemapareceampliadaeprojetadana tela T.Dosraiosqueatravessamodiapositivo,muitosnosointerceptadospelapupiladalentedeprojeo LP.Comoa imagemprojetadamuitogrande,aparecebemfraca.

Fig.1Sistemadeprojeo.

41

Dos raios que saemda lmpada,muitosnoatravessamodiapositivonem a lente de projeo. Para aumentar a eficincia do sistema ptico, emgeraloprojetordediapositivosutilizaumlentecondensadoraLC queficalogoantesdodiapositivo.Alentecondensadorareorientaosraiosquedivergemedirigeosparaalentedeprojeo.

Noretroprojetoralentedeprojeoquetmdoiselementoscontacomumespelhoquereorientaoeixopticohorizontalmente.

Na grande maioria, a diferena entre projetores de filmescinematogrficoseosprojetoresdediapositivosqueosprimeirosprojetamaimagemdafontenoplanofilme.Issopossvelprincipalmenteporqueofilmeest em movimento, por isso no queimado pela imagem quente dofilamentodalmpada.

MaterialUtilizado:

1Fonte.1Lmpadahalgena.1vidrodespolido.1condensador.1suportediapositivo.1diapositivo.1anteparodemadeira1lentesconvergente200mm.1lenteMaginon.1lenteProjar.5Cavaleiros.1trena.1paqumetro.3slides.


Oprocedimentodestaexperinciacompreende3etapas,comointuitodeverificar,analisarefazeramedionoestudodoprojetorbsico.

A 1 etapa deste procedimento enfocar o papel do condensador nosaparelhos de projeo. Devese iluminar um diapositivo fotogrfico D,montado,de36mmcomumalmpada L,semoconjuntocondensador C.Aimagem de D, deve ser projetada por meio da lente (+200mm) sobre oanteparo A.Somenteumapequenasecododiapositivoiraparecer.Agora,colocando um vidro plano despolido entre a lmpada L e o diapositivo D,observasea imagemdatotalidadede D.Adistribuioda luzna imagemmelhor, porm a intensidade no satisfatria. Conseguese a melhor

42

iluminaocomousodocondensador C.Almpada L deveserdeslocadademodo a fazer com que a imagemdo seu filamento caia sobre a lenteprojetora(+200mm)paraprosseguirmoscomaprximaetapa.

Nesta2etapadaexperincia,quecompreendeaetapademedionoarranjoexperimentalemestudo:

1. Posicionase,primeiramente,o conjunto lmpada/ condensador/suporte diapositivo juntos para iluminao satisfatria dodiapositivo.

2. Retirandoseporuminstanteoconjuntodediapositivo,verificarcomumcartobrancoolocalondealentecolimadorafocalizaaimagemdofilamentodalmpada.Nestelocalserposicionadaefixada cada umadas lentes de projeo que iremos estudar. Adistnciada lentedeprojeoaoanteparo fixada(1metro)eento colocase o conjunto diapositivo junto lmpada econdensador e assim posicionase este conjunto ao longo dobanco ptico at focalizar no anteparo a imagem ampliada dodiapositivoefazseasmedies.

Fig.2Esquemadoarranjoexperimental.

Paracadalenteusadanaexperincia(+200,objetivaMaginoneobjetivaProjar), determinar as distncias do objeto (diapositivo) lente e com adistnciadessa lenteusadaaoanteparo jdeterminada,calcularoaumento.Simultaneamente, medese, com um paqumetro, o tamanho do objeto (nodiapositivo)eotamanhodarespectivaimagemprojetadanoanteparoetmsetambmoaumento.

43

DadosObtidos:

1lente+200mm.P(mm) P(mm) i(mm) o(mm)

1 10002 10003 1000

2lenteMaginon.P(mm) P(mm) i(mm) o(mm)

1 10002 10003 1000

3lenteProjar.P(mm) P(mm) i(mm) o(mm)

1 10002 10003 1000

Clculos:

Apropostacalcularoaumentoparacadalenteprojetora.Primeiro,tiraseamdiadostrsvaloresdeP ,P ,ieo.ComasmdiascalculaseosAumentostantoparaPeP comoparaie

o. A idia obter dois aumentos por meio de cada parmetro e compararambas.

Calculaseumerropercentualentreessesdoisaumentos(A).

Comentrio:

VemosqueusandoumalenteprojetoraMaginon1:3,5/f=150mmealenteProjar1:2,8/f=85mmobservasequeaqualidadedaprojeomuitosuperiorobtidacomalentesimplesde+200mm.

44

Questionrio:

a) Determinar o aumento do projetor bsico para uma distncia lenteanteparode1m,paralente(+200).

b) DeterminaroaumentonocasodaslentesMaginon1:3,5.f=150mmeProjar1:2,8.f=85mm.

c) Utilizandooretroprojetordetransparnciasdolaboratrioobservaroselementos constitutivos e suas disposies relativas. Fazer umesquemaeexplicarseufuncionamento.

45

PARTE2:ESTUDODOMICROSCPIO

Objetivo:

Obter o comprimento do tubo para omicroscpiomontado e podendoassim,calcularapotnciadeaumentototal.

Serpossvel conheceromicroscpioEDUVAL4e suas trsobjetivasconseqentementecalcularapotnciadeaumentoparaastrsobjetivas.

Introduo:

Omicroscpiocompostousadoparaobservarobjetosmuitopequenosadistnciasmuitocurtas.Nasuaformamaissimples,constitudoporduaslentesconvergentes.Alentequeficamaispertodoobjeto,aobjetiva,formaumaimagemrealdoobjeto.Estaimagemampliadaeinvertida.Alentemaisprximadoolhoaocular,eoperacomoumalupaparaobservaraimagemformadapelaobjetiva.Aocularprojetadapara se localizardemodoqueaimagemformadapelaobjetivacaiasobreoseuprimeiropontofocal.

Tomandose uma gravura esquemtica de ummodelo simplificado demicroscpio , facilmente podemos verificar que, identificando a ampliaolateraldaobjetivae tambmaampliaoangulardaangular , temosqueoaumento(poderdeampliao)domicroscpiocompostoigualaoprodutodaampliaolateraldaobjetivapelaampliaoangulardaocular:

[ ] [ ]

- = =

oc

pp

obocob f

x

fG

MmM'

onde:Xppadistnciaondeoolhofocalizaaimagem( 25cm).fbadistnciafocaldaobjetivafocadistnciafocaldaocularGocomprimentodotubo,querefereseadistnciaentreosegundopontofocaldaobjetivaeoprimeiropontofocaldaocular.


1Bancotico.6Cavaleiros.1Fonte.1Lmpadahalgena.1Anteparodemadeira.3Lentesconvergentes:+50,+100e+150mm.1Trena.1Rgua.1fendaemformadediafragmaris.

46


A)Comoobjetoutilizaseaespiraldalmpada L.Aimagemdalmpada L projetadapelaobjetiva(+50)sobreumaespciedecartobranco.Ajustaseaseguiraocular(+100)para focalizaressa imagem intermediria.Retiraseocartobrancoecolocaseatrsdaocular(+100)omodelodoolho.Observaseentonaretina V2 domodeloumaimagemaumentada.Colocandoseumdiafragma(ris) I apsaobjetiva(+50)obtmseumamelhoradanitidezdaimagem.Paraa observao subjetiva como olho (retirandose omodelo doolho)convenientediminuiracorrentedalmpada L,diminuindoavoltagemde12para6Vecolocandoseumfiltrocoloridoverdena frenteda lmpada,paraseevitarofuscamento.

Montagemparaomodelosimplificadodomicroscpio

47

DadosObtidos:

Microscpio(modelosimplificado).

P(mm) objetolenteobjetiva

X(mm) objetivaocular

ocularolho(mm)

Olhoretina(mm)

1 60 602 65 603 70 604 75 605 80 60

Questionrio:

a) Encontrar o comprimento do tubo (G) para o microscpio montado edeterminarapotnciadeaumentototal(M).

48

PARTE3:ESTUDODOTELESCPIO

Objetivo:

MontagemdotelescpioastronmicodeKepler,montagemdotelescpioterrestre, montagem do telescpio de Galileu e o manuseamento de umtelescpiodidticoTelementor.

Jcomoexercciodeaprendizagem,determinaroaumentodecadaumdostelescpiosmontadosedeterminarosaumentosdotelescpioTelementorpara cada uma das oculares fornecidas e a diferena entre os telescpiosrefratoreserefletoresexistentes,apresentandoosprincpiosdefuncionamentoecitandoexemplos.

Introduo:

Os telescpios so instrumentos pticos de observao, pois formamumaimagemvirtualfinaldoobjetosobmaiorngulovisualesodestinadosobservaodeobjetosdistantes.

Entreesses instrumentos, chamamosde telescpios refratoresquelesque apresentam um sistema ptico formado por lentes e de telescpiosrefletoresaosqueapresentamumespelhocncavocomoobjetiva.

Os telescpios so constitudos, basicamente, de uma objetiva queforneceuma imagemrealdeumobjeto localizadoagrandesdistnciasparaumaocularqueforneceumaimagemvirtualaoobservador.

TelescpiosRefratoreseRefletores

Algunstiposdetelescpiosrefratores:

TelescpioastronmicodeKepler Telescpioterrestre TelescpiodeGalileu

Algunstiposdetelescpiosrefletores:

TelescpioNewtoniano TelescpioGregoriano TelescpiodeCassegrain

49


1Fonteparaalmpada.1Lmpadahalgena.1lentecolimadora.1vidrodespolido.1anteparoF(objeto).1lentesconvergentesedivergentes:100,+50,+100,+150e+600mm.9Cavaleiros.1trena.1anteparo


O procedimento abaixo descrito referese ao exerccio de prtica, queconsiste na montagem de: Telescpio astronmico de Kepler, TelescpioterrestreeTelescpiodeGalileu.

1) TelescpioastronmicodeKepler:a) TendocomoobjetoaletraF,queiluminadapeloconjuntoiluminador

formadopela lmpada Lmais o colimador Ce o vidro despolido V1,verificase os raios de luz provenientes desta lmpada, que passampelocolimadorepelovidrodespolido,atalcanaroobjetoF.

b) Montase a uma distncia de 3m, a lente (+ 600) que serve comoobjetivadotelescpio.Procuraseaimagemcomumcartobranco

c) Verificase que a imagem formada invertida colocase ento aocular( lentede+100),separadapelasuadistncia focal,afastadadessaimagem.

d) Atrsdaocularcolocaseomodelodoolho.PodesevernaretinaV2,comaretiradadocartobranco,aimagemeretadeF.AimagemdeFtambmprojetadaeretanaretinadoolho.Afisiologiadoprocessode viso, entretanto, faz com que aparea invertida, tambmlateralmente.possvel retirandoseomodelodo lugareolhandosediretamente,umaobservaosubjetiva.

A figura 1 a seguir mostra o arranjo experimental para podermosmontaressemodelodetelescpio.

50

Fig.1MontagemexperimentalparaTelescpioastronmicodeKepler.

Podeseverqueomodelodoolhomostraumaimagemmenor,quandono se usa a objetiva e a ocular. Calcular o aumento terico do telescpioutilizandoarelaoabaixo:

oculardafocaldistnciaobjetivadafocaldistncia

=M

2) Telescpioterrestre:a) Com o arranjo utilizado na parte (1) L+C+V1 , formase novamente

comalente(+600),usadacomoobjetivadotelescpioaimagemnocarto.ProcurasecomoanteparoaimagemdeF.

b) A lente inversora (+50) colocada a cerca de 10 cm (dobro dadistncia focaldesta lente inversora)da imagemprojetadanocartobranco.Essaimagemprocuradadenovocomocartoacercade10cmapsalente(+50).

c) Colocaseaseguiraocular(+100)separadapelasuadistncia focaldessa imagemintermediria.Atrsdaocularcolocadoomodelodoolho.

d) Na retina V2 do olho aparece uma imagem invertida (tambmlateralmente)de F.Peloprocessodeviso,vseumaimagemereta.Uma viso subjetiva possvel retirandose o modelo do olho eolhandodiretamenteaimagem.

e) Nesse modelo, o comprimento do tubo do telescpio terrestre aumentadode4vezesadistnciafocaldalenteinversoraemrelao

51

aotelescpioastronmico.possvelobterumencurtamentodotubodotelescpio terrestre,mantendosea imagemeretae introduzindose dois prismas retos de Porro, como os utilizados nos binculos,perpendicularesentresi.

Fig.2Montagemexperimentalparatelescpioterrestre.

3) TelescpiodeGalileu:a) Prosseguese ainda com o mesmo arranjo L+C+V1 e F, como nos

anteriores.b) Achaseo foco como cartoe colocasea lentede (100)10cm

esquerdaeomaisprximopossveldestalentecolocaseomodelodoolho.

Comprimentodotubo=fob +foc =600100=500mm.Aumento=fob/foc =600/(100)= 60mm.

52

Fig.3MontagemexperimentalparatelescpiodeGalileu.

DadosObtidos:

1)Telescpioastronmico

P(m) objetivaocular(mm) ocular olho(mm) olhoretina(mm)

1 3000

2)TelescpioTerrestre.

P(m) objetivainversor a

inversor aocular

ocular olho(mm) olhoretina(mm)

1 3000

3)TelescpiodeGalileu.

P(m) objetivaocular(mm) ocular olho(mm) olhoretina(mm)

1 3000

53

Clculos:

a) Para as montagens do Telescpio de Kepler, Telescpio terrestre eTelescpiodeGalileudevemsedeterminarosaumentosM.

Comentrio:

NotasequeparaamontagemdostelescpiosdeKepler,TerrestreedeGalileu, temos tubos (distncia entre objetiva e ocular) com medidasdiferentes,sendoqueotelescpiodeGalileuoquetemmenortubo,issoporqunoapresentaimagensintermediriasgraasutilizaodeumalentedivergente.

Questionrio:

a) Determineosaumentosdecadaumdostelescpiosmontados.b) Explique a diferena entre os telescpios refratores e refletores

existentes, citando exemplos e apresentando princpios defuncionamentodecadaumdeles.

54

EEXXPPEERRI INNCCI IAA55::CCOOMMPPRROOVVAAOODDAALLEEI I ((FFOOTTOOMMTTRRI ICCAA))

DDOOI INNVVEERRSSOODDOOQQUUAADDRRAADDOODDAADDIISSTTNNCCI IAA..

Objetivo:

Comprovar a validade da lei do inverso do quadrado da distnciaconsiderandoqueasdimensesdafonteedetectorsopequenasemrelaodistnciar.Nessascondies,comprovaseexperimentalmenteavalidadedalei atravs da distribuio dos valores que seromedidos e comparandooscom aqueles que sero obtidos teoricamente pela equao, atravs dacomparaofeitaatravsdascurvasdeumgrficoqueserconstrudo.

Introduo:

AequaodaLeidoinversodoquadradodadistncia,quedadapor

02

00 W = r

IE

relacionagrandezasrelacionadasluminosidadeemumdadoespaoesendoque no caso E igual irradincia produzida por uma fonte puntiforme Icorrespondeintensidadeluminosae rcomosendoadistnciaentreafontepuntiformeeasuperfcieirradiada(tambmpontual).

ALeidoinversodoquadradodadistnciavaleparafontesedetetorespuntiformes.Considerandoqueasdimensesdafonteedetectorsopequenasemrelaodistncia r,temosqueosngulosespaciaisemconsideraosopequenos.Aseparao limite fotomtrica, r0,aseparao,apartirdaqualpodeseconsiderarvlidaaequaodoinversodoquadradodadistncia.Eladependedoformatoedotamanhodassuperfciesdoemissoredodetector.Ovalor de r0 no constante,mas depende da preciso demedida desejada.Como regra pratica, r deve ser aproximadamente 10 vezes maior que osdimetrosdoemissoredodetector.Quandoosdimetrosno forem iguais,escolheseomaior.

Assim,nessaexperinciaseromedidososvaloresdeEparadiferentesdistnciaseassimpodersecomprovaravalidadedalei.

55

ListadeMateriaisUtilizados:

1Fontedealimentaoparaalmpada.1Lmpadahalgenade25W.1bancoptico3cavaleiros.1diafragma.1detectordesilcio1microampermetro1cabocoaxial1trena.1rgua.


Nesta experincia ser utilizada uma lmpada halgena de 25W comfilamento pequeno e concentrado, satisfazendo a condio de fonte de luzpontual.

O detetor uma clula solar de silcio que gera sua prpria correntequandoiluminada.Elaseracopladaaummicroampermetro.Comoosistemaclula+medidor utilizado namedidapotncia de lasers deHeNe, suasescalassoemmWpara632,8nm.Jqueosistemalinearempotncia,elepode ser utilizado nesta experincia, usandose apenas os valores lidos epodendo atribulos diretamente ao valor de E. O diafragma ris formar oorifcioeimediatamenteatrssercolocadoodetetor.

a) Colocarosuportecomalmpadahalgenanobancoptico.Colocarodetectoratrsdodiafragmariseolhandoatrsdodiafragmaalinharodetector com o orifcio desse diafragma ris. Medir as alturas doselementoseajustalas.Cuidado:Notocaralmpadacomosdedos.

b) Usandoatrenamediradistanciaentreodiafragmariseofilamentodalmpada.Ajustlapara10cm.Cuidado: No forar as palhetas do diafragma ris, pois so muito

frgeis.c) Marcar no banco ptico, com um lpis, posies sucessivas para a

lmpada,distantesde10cmumadaoutra(at0,80ou1m).Colocaro knob do microamperimetro na escala mxima (a de menorsensibilidade). Acender a lmpada na opo de 6V, e colocla naprimeiraposioa10cmdoconjuntodetector.Fechargradualmentearisatchegarleiturade3mW,usandoaescalade3mW.Essaaprimeiraleitura.Bloquearalmpadaouodetectoreverificarozerodomedidor.Nota:Aguardaratqueoponteirodomedidorseestabilize.

56

DadosObtidos:

E0=mW

Posiodalmpada(r)

Medidaexperimental(ida)

E0exp. ida

Medidaexperimental(volta)

E0exp. volta

ValortericoE0T

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

SendoIcorrespondenteintensidadedalmpada,temosque,paraoprimeirovalordeE=3,0mW,obtemosdaequaoI=300mW.cm2

Questionrio:

A)Traar ogrfico empapel dilogdos valores do sinal em funo de r.Estimaroserrosdasleituraslevandoemcontaasoscilaesdoponteirodomedidor,senecessrio.

B)Traar a curva terica esperada a partir do mesmo valor da leiturainicial.

C)Compararasduas curvas e atravsdos coeficientes angularesdiscutirosresultados.

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BBI IBBLLI IOOGGRRAAFFI I AAGGEERRAALL

HECHT,E.Optics,Reading,Mass.AddisonWesleyPubl.Co.1987.2E.

HECHT,E.ptica.Lisboa.FundaoGulbenkian.1990. JENKINS, F. A. and WHITE, H. E. Fundamentals of Optics.

Singapore.McGrawHillBookCo.1987. YOUNG,Matt.pticaeLasers.Edusp.1998. HALLIDAY,D.e RESNIK, R. Fsica. vol. 4. Rio de Janeiro. Livros

TcnicoseCientficos.1984. MEYERARENDT,J.R.IntroductiontoClassicalandModernOptics.

NewJerseyPrenticeHall.1995.4Ed. SCHRDER.G.TechnischeOptik.Wrzburg.VogelBucherverlag.

1987. SMITH, W.J. Modern Optical Engineering. N. York. McGrawHill

BookCo.1987. CINTRADOPRADOpticaGeomtrica. SEARS, F. e outros. Fsica: Ondas Eletromagnticas. ptica e

FsicaAtmica.vol.4.RiodeJaneiro.LivrosTcnicoseCientficosLtda.1990.

FOLMERJOHNSON, Tore Nils Olof. Elementos de ptica. SoPaulo.Ed.Cupolo.1960.

EISBERGELERNER.Fsica:FundamentoseAplicaes. TIPLERFsica.vol.2. PAULIeoutrosFsica.vol3. SALMERON,R.Introduoptica.SoPaulo.1961. LIDE,DavidR.HandbookofChemistryandPhysics.Florida.CRC

Press.1992.73Ed.

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