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Microscopia e ótica

Neste encontro, Marçal Vieira de Almeida, odontólogo e membro da equipe da Casa da Ciência, falou aos alunos sobre o funcionamento do microscópio. Para facilitar a compreensão, explicou alguns conceitos básicos de ótica, como a refração da luz em espelhos planos, côncavos e convexos. Os jovens aprenderam  sobre o funcionamento do sistema ótico do microscópio, que aumenta a dimensão do objeto observado por meio de uma série de lentes.
 

Para compreender o funcionamento de um microscópio é necessário entender alguns conceitos básicos de ótica:
 
Luz     
Luz é uma onda eletromagnética que possui a característica dualista de ser uma partícula-onda. Uma superfície suficientemente lisa e polida permite a reflexão da luz, que se propaga em linha reta na atmosfera terrestre e, ao contrário do som, não necessita de meio material para que haja a propagação dessa onda. No encontro do "Adote" de 24 de março, André Guedes falou sobre a relação da matéria com a luz, confira.
 
 
Espelhos
Espelhos são superfícies extremamente polidas que geralmente são constituídos por ligas metálicas e recobertas por película de vidro que lhe dá sustentação, rigidez e durabilidade.
Os espelhos são classificados em planos e esféricos. Espelhos côncavos e convexos são partes constituintes de uma esfera, se for completada a forma de um espelho convexo, assim como o côncavo, obtém uma esfera, que é o todo.
 
Comportamento de raios luminosos diante os espelhos planos, côncavos e convexos.
Os raios luminosos retilíneos são refletidos na mesma direção da incidência, pois o mesmo ângulo de incidência é o ângulo de reflexão e ambos têm a mesma medida.
Conforme a angulação dos raios ao incidir sobre os espelhos é possível observar um comportamento distinto, mas o ângulo de incidência (î) sempre será igual ao ângulo de reflexão (r). 
(1) Raios planos ao eixo principal convergem para o foco tanto objeto, nos espelhos côncavos, como foco imagem, nos convexos.
(2) Raios que incidem perpendicularmente à superfície são refletidos na mesma direção, somente o sentido que muda.
(3) Raios que incidem sobre os vértices, tanto do côncavo como do convexo, refletem com o mesmo ângulo de incidência.
 
Tipos de espelhos
Espelho plano: imagem virtual, direita, do mesmo tamanho do objeto e a distância do objeto ao espelho e da imagem ao espelho é a mesma.
Espelho côncavo: conforme o local e a distância que o objeto ocupa, a imagem pode ser real ou virtual, direita e invertida, maior, menor, igual ao objeto e ainda pode não haver a formação da imagem (imagem imprópria). Exemplos de espelhos côncavos: concha, colher, calota.
Espelho convexo: imagem sempre virtual, direita e menor que o objeto. Exemplos: espelho retrovisor auxiliar automotivo.
O farol automotivo é um conjunto ótico constituído por espelhos esféricos, pois ele é destinado a iluminar a maior área mais possível.
 
Refração de luz
Refração luminosa é a passagem dos raios luminosos de um meio material para outro, seja ele mais ou menos refringente. Refringência é quanto um meio dificulta a propagação da onda.
 
Lentes convergentes e divergentes
A vergências das lentes convergentes e divergentes depende das bordas, do material que são fabricados, do raio de curvatura e do meio em que ela se encontra imersa, que pode ser ar, água ou outro meio com índice de refringência diferente do material constituinte da lente.
 
 
Sistema ótico do microscópio
“Todo microscópio é um sistema ótico” (Professor Sebastião Tabaga)
Os microscópios são constituídos por um sistema sincronizado de lentes independente do tipo, sejam eles de luz, varredura, contraste de fase ou eletrônico.
Com a mudança no botão macrométrico e no botão micrométrico alteram a distância entre o objeto (lâmina de observação) e as lentes objetivas (objeto-lâmina) e as lentes oculares (olhos do observador).
Lentes de bordas finas (plano-convexa, biconvexa e côncavo-convexa) são geralmente convergentes, isto é, possuem a propriedade de convergir os raios luminosos para um ponto, denominado foco.
Lentes de bordas grossas (bi-côncava, plano-côncava e convexo-côncava) são geralmente divergentes, ou seja, dirvegem e espalham raios luminosos, formando-se então um feixe divergente.
Os efeitos que os espelhos, lentes e prismas provocam no feixe retilíneo da fonte luminosa que se encontra no interior do microscópio foram observados pelos alunos através de um esquema em corte longitudinal, que evidenciou no plano as partes constituintes do microscópio.
 
Alunos: “Então quer dizer que o espelho côncavo aumenta a imagem?”.
 
Sim, porém depende da posição que o observador ou objeto ocupam, bem como a distância que há entre eles e a superfície esférica do espelho côncavo. Como o espelho esférico côncavo pode fornecer imagens menores, do mesmo tamanho, maiores e também, conforme a posição que o objeto ocupa, não fornecer imagem alguma. 
O microscópio tem lentes distantes e espelhos ou luz, a lupa é diferente. Ela é uma lente simples convergente biconvexa, que fornece uma imagem virtual direita e aumentada de um objeto real. 
 
Este texto tem como objetivo reportar a interação entre alunos e pesquisador e os conceitos tratados durante os encontros do programa “Adote um Cientista”. 
Encontro realizado em: 29/03/2010.
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