1o Relatório: Ótica Geométrica
→ Determinação da distância focal da lente convergente
1. Colocamos a fonte de luz (objeto) na posição 0 cm;
2. Depois foi colocado o anteparo na posição 35 cm;
3. Movemos a lente até obter uma imagem nítida do bulbo da lâmpada;
4. Medimos a distância o entre o objeto e a lente e i que é a distância entre imagem e o objeto
Foi feito o mesmo procedimento para as demais distâncias
Como foi feita a escolha da lente ?
-
Calculamos f com a seguinte fórmula:
-
Calculamos 𝑓𝑐𝑜𝑛𝑣 fazendo a média de f;
-
Para discrepância fizemos a média e usamos a seguinte fórmula:
→ Por que usamos duas posições diferentes da lente ?
Sabe-se que D = i + o, também sabemos que 1/o = 1/i + 1/f. Isolando i na primeira equação e substituindo na
segunda, temos uma equação do segundo grau o² + oD + fD.
O que sabemos experimentalmente é que a a imagem refletida no anteparo foca em duas posições, isso se da
pois quando achamos “o” na equação acima, achamos duas raizes onde D1>0 e D2>4f.
→ Como a imagem é refletida?
→ Ampliação da imagem em um projetor e determinação indireta do diâmetro
do bulbo da lâmpada
1. Medimos a distância entre o objeto e a lente e depois da lente a imagem.
- Depois calculamos o valor teórico:
Foi dado o f de referência como 5 cm
→ É possível obter uma imagem direta, real e amplificada com uma lente convergente?
-
Determinamos a ampliação associada ao valor experimental
1. Foi feita a medição do bulbo da lâmpada através da imagem refletida,para determinação do diâmetro do
bulbo.
-
Deduzimos o diâmetro através da fórmula: 𝑚 =
o que é 2,5????? o diâmedro
-
Foi feita também a discrepância
𝑝'
2,5
→
2,
916
=
𝑝
𝑝
= 0, 857 𝑐𝑚
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Projeto de um microscópio composto
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→ MONTAGEM
- Achar o l utilizamos a fórmula (1.1), para descobrir o comprimento do tubo do
microscópio;
- Para achar o distancia entre o foc e fob somamos l+fob+foc;
- Colocar a lente ocular na extremidade oposta a parede (lente córnea
cristalino)(+100mm);
- Colocar a lente objetiva de acordo com o cálculo de l;
- Para saber a distância entre fob e a amostra faremos o seguinte cálculo;
𝑜=
(𝑓𝑜𝑏+𝑙)𝑓𝑜𝑏
𝑙
−−> 𝑒𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑜
(10+30)10
30
- Movemos a lente até obter uma imagem nítida do objeto;
- oam= distancia foc ate fob -fob ate amostra
→ TRATAMENTO DOS DADOS
- Para o cálculo de l utilizamos a seguinte fórmula:
-
●
Para o cálculo da distância entre foc e fob:
𝑓𝑜𝑐 + 𝑙 + 𝑓𝑜𝑏
Para o microscópio composto temos o uso de duas lentes convergentes.
Ocular: Lente mais próxima ao olho , tem trabalho semelhante a uma lupa ,produzindo uma imagem virtual
amplificada
Objetiva:lente mais perto do objeto,tem o trabalho semelhante ao de uma projetor, produzindo uma imagem
real invertida e amplificada
-
Porquê?
Queremos ampliar uma imagem para visualizar ela macroscopicamente
Como?
Utilizando duas lentes convergentes
Qual a finalidade?
Compreender o princípio de construção de um microscópio composto e o papel desempenhado
por seus componentes ópticos.
Por que a ampliação aumenta quando a objetiva se aproxima do objeto?
Porque a ampliação é função diretamente proporcional à L, e quando a lente fob se aproxima
do objeto, aumenta-se o L e consequentemente a ampliação.
Problemas na focalização causados pelo aumento da ampliação
distorção da imagem causando má interpretação na leitura.
Efeito (s) na focalização causados pela diminuição da abertura
BRUH?????
Efeito no brilho da imagem causado pela diminuição da abertura
BRUH????????????????????????????????????
Efeito da substituição da ocular por outra de distância focal menor_
distorção da imagem, precisará refazer os cálculos pra achar outro d0
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Defeito da visão miope e correção
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→ MONTAGEM:
1. Posicionar o objeto(lâmpada) na posição 0 cm
2. Colocar a lente convergente de 20cm a uma distância igual a distância focal da mesma
(*Essa lente servirá para garantir que os raios estejam em paralelo*
** Essa lente faz com que o objeto(lâmpada) pareça estar muito longe da lente que será o cristalino)
3.Posicionar no trilho a lente de fc= 5 cm (cristalino), ela deve ser posicionada a uma distância que
possa ser colocada uma lente corretora, levando em consideração sua distância focal.
4. determinar o i (distancia do cristalino ao anteparo) experimental. Para isso, vamos colocar o
anteparo perto da lente cristalina e afastar até achar uma imagem nítida, esse é o i experimental. depois
fazer a discrepância com fc dado, que foi 5cm.
5. Para simular o olho miope afastaremos o anteparo na distância de 2,5cm do que já temos que é
5cm.A imagem ficará desfocada!
6.1 retirar a lente de 20 cm
6.2 Para achar pd aproximaremos o objeto(lâmpada) a lente cristalino fc=5 cm
7.Achar fd. Para achar fd utilizaremos a seguinte fórmula:
fd = -(pd-fc)
** fd é o foco da lente divergente (lente corretora)
8. colocar a lente escolhida, de acordo com os cálculos, entre o objeto e cristalino, no fc.
● Olhos sem problema de visão: o cristalino desvia a imagem para formar as imagens corretas na
retina.
Olho míope: a imagem forma- se antes da retina e isso pode ser solucionado com a lente
divergente.
● Qualquer objeto localizado a uma distância maior que pd,esse ponto parecerá desfocalizado, já
que o olho não tem mais como aumentar sua distância focal
● Lente divergente (óculos): na lente divergente a imagem sempre é menor, direta e virtual
● Quando os raios paralelos não se convertem a um ponto e se separam são ditas lentes
divergentes.
● Na miopia, quando a luz entra no globo ocular e atravessa o cristalino o ponto de foco vai se
encontrar no meio da retina ,fazendo com que a imagem fique desfocada. para a correção da
miopia usamos uma lente divergente ,para que os raios de luz sejam desviados para retina para
que possamos enxergar melhor
Para hipermetropia usamos para correção lentes convergentes
Porquê?
Para aprender como consertar a miopia no olho humano. Por que os óculos funcionam.
Como?
Simulando a miopia pelo procedimento descrito, movendo o anteparo para trás, simulando a
ocorrência da miopia.
Qual a finalidade
Aprender como ocorre a miopia por simulação e como corrigi-la.
2o Relatório: Ótica Ondulatória
A ótica ondulatória trata a luz como uma onda e assim descreve os fenômenos de interferência
e difração.
→ Difração:
Quando uma onda passa pela borda de um obstáculo ou por uma abertura
provocando o alargamento do comprimento de onda
→ Interferência:
Quando duas ondas se encontram, podendo ser destrutiva ou construtiva.
- construtiva: quando duas ondas se somam
- destrutiva: quando duas ondas se anulam
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Difração em fenda simples
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→ MONTAGEM
1. Foi colocado no suporte a fenda de 0,1mm e fizemos com que o laser atravessasse ela;
2. Medimos a distância l ( suporte a parede mais próxima );
3. Foi colado uma folha na parede na posição da figura de difração formada e foi feito o
contorno da região iluminada . para acharmos os mínimos de intensidade;
Foi feito isso para as demais fendas simples.
→ TRATAMENTO DOS DADOS
1. Cálculo da distância D entre a fenda e o anteparo. L= 4,75 m ou 475 cm
𝐷 =𝐿 −𝑙
2. Determinar largura angular no padrão de difração:
3.Cálculo da incerteza
4. Cálculo do comprimento de onda:
Para esse cálculo utilizamos o valor de achado no passo 2 e o valor de a , que é a largura da fenda
5. Depois faremos o cálculo da discrepância com o valor de referência igual a λ𝑟𝑒𝑓
O objetivo é encontrar o comprimento de onda no experimento ( λ 𝑒𝑥𝑝 ) e comparar com o
comprimento de onda ( λ )dado no roteiro.
Uma vez que ao aumentarmos a largura da fenda (a) os valores de ∆θ diminuem
A onda das duas fendas se encontram em fase, temosx interferência construtiva.
A onda das duas fendas nao se encontram fora de fase
Porquê?
Queremos estudar os efeitos da difração na luz e como encontrar o
comprimento de onda a partir dela.
Como?
Achando os mínimos relacionando com o delta teta e o ângulo
Qual a finalidade
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Interferência em fenda dupla
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→ O que é esse experimento?
Um feixe de luz monocromática ilumina as duas fendas e a luz que as atravessa forma um padrão de
interferência.
→ Máximos e mínimos
Máximos = interferência construtiva a onda vindo das duas fendas se encontram em fase inteiro de λ
Mínimo = interferência destrutiva as ondas das duas fendas se encontram fora de fase ímpar de λ/2
O objetivo do experimento é encontrar o comprimento de onda que passa pelas fendas
duplas
→ MONTAGEM
1. Foi colocado no suporte a fenda de 0,1mm e fizemos com que o laser atravessasse ela;
2. Medimos a distância do suporte a parede mais próxima
3. Foi colado uma folha na parede na posição da figura de interferência formada e foi feito o
contorno da região iluminada . para acharmos os máximos de intensidade;
Foi feito isso para as demais fendas duplas.
→ TRATAMENTO DOS DADOS
1.Achar d ** escolhemos apenas 1 fenda de 0,6mm
d= a+0,2
2. Para o cálculo dos senOmax
3. , onde m é Para m/d:
- d = distância entre fendas= 0,2+ valor a da fenda
Agora faremos a divisão de m/d
4. Fazemos os gráfico e achamos λ através dele:
5.Cálculo da discrepância usando 670 como ref
Porquê?
Queremos estudar os efeitos da interferência na luz e como encontrar o comprimento de onda a partir
dela.
Como?
Através dos máximos de interferência e relacionando com delta teta
Qual a finalidade
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Interferência de múltiplas ondas com uma rede de difração
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→ O que é uma rede de difração?
São dispositivos que combinam os efeitos da difração e da interferência. Elas consistem em
uma sequência de fendas igualmente espaçadas.
Existem máximos
primários (intensidade maior) e secundários (intensidade menor). Vemos que à medida em
que N aumenta, os máximos primários se estreitam.
→ MONTAGEM
1. Foi colocado a rede de difração no suporte e feito com que o feixe de laser a atravesse.
Anote o número de linhas Nl por milímetro fornecido pelo fabricante.
2. Foi anotado a distância l entre o suporte e a parede próxima ao laser.
3. Foi colado uma folha na parede na posição da figura de interferência formada e foi feito o
contorno da região iluminada . para acharmos os máximos de intensidade;
→ TRATAMENTO DOS DADOS
1. 𝑚λ 𝑜𝑛𝑑𝑒 λ = 670𝑛𝑚
2. senOmax:
3. cálculo do número de linha de rede:
4. .Cálculo da discrepância usando 500 nº de linha como referência
O objetivo do experimento Nl, que foi obtido a partir do coeficiente angular do gráfico 𝑆𝑒𝑛θ𝑚𝑎𝑥 𝑋 𝑚/d
Porquê?
Após fazermos o experimento da fenda dupla, podemos nos perguntar o que aconteceria se
tivéssemos N fendas. Nesse experimento mostraremos que de acordo q aumentamos N os
máximos primeiros vão se estreitando, já os máximos mínimos vão aumentando.
Como?
Colocando um rede de difração de N500 e vendo como ela se comporta
Qual a finalidade
Comparar o N exp com o dado pelo fabricante e ver se são compatíveis
Através da rede de difração r ?????
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Interferências de múltiplas ondas com um CD
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O disco difrata a luz devido às trilhas que codificam a informação.A trilha descreve uma forma espiral em volta
do disco. A informação binária é codificada usando “poços"e “ilhas"
→ MONTAGEM
1. Foi colocado o CD no suporte,formando um padrão de interferência na parede próxima.
2. Foi colado uma folha na parede na posição da figura de interferência formada e foi feito o
contorno da região iluminada . para acharmos os máximos de intensidade;
→ TRATAMENTO DOS DADOS
1.𝑚λ 𝑜𝑛𝑑𝑒 λ = 670𝑛𝑚
2. senOmax:
3. cálculo do número de linha de rede:
=N=0,00074
4.Cálculo da área por bit:
5.Meça o diâmetro do CD, e o diâmetro da região central, que não contém trilhas.
6.Quantidade de informação I contida no CD
Porquê?
Existe uma relação entre a quantidade de informação contida no cd e a difração que ela apresenta
Como?
Usaremos o CD como uma rede de difração, observaremos os máximos de difração com um laser de
comprimento de onda conhecido, podemos determinar o valor de r
Qual a finalidade
3o Relatório: Interferômetro de Michelson e Aplicações
O que são Interferômetros?
Interferômetros são instrumentos óticos que fazem uso da interferência de feixes luminosos para a medição
precisa de comprimentos de onda, distâncias…
O que é o índice de refração?
Índice de refração é a razão entre as velocidades da luz entre dois meios pelos quais ela se propaga.
O que é um caminho ótico?
a distância que a luz percorre no vácuo É a distância percorrida pela luz ao
passar de um ponto de partida para um ponto de chegada, levando em
consideração as mudanças de direção que ocorrem devido à refração da luz nos
diferentes meios.
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Comprimento de onda do laser HeNe
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→ MONTAGEM
1. Utilizando o parafuso de deslocamento longitudinal, desloque um dos espelhos e veja o
deslocamento das franjas de interferência
2. Usando a escala do parafuso, meça o número de franjas deslocadas como função do
deslocamento ∆x do parafuso
→ TRATAMENTO DE DADOS
- Para achar o deslocamento do espelho usamos:
- Fizemos o gráfico Δxesp vs. N para determinar o comprimento de onda do laser
- Discrepância relativa em relação ao fabricante
Porquê?
Estudar a interferência e como a mudança no caminho óptico vai alterar a intensidade da luz
Como?
aplicando interferência de um laser de hene em um interferômetro e estudando como é alterado
a intensidade da luz
Qual a finalidade
Uso prático: Espectrometria FTIR
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Medida do índice de refração do ar
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Para determinar o índice de refração do ar, inserimos um recipiente (cuba) de
comprimento l, cheio de ar, em um dos braços do interferômetro e faremos variar a
pressão em seu interior, usando uma bomba de vácuo.
em nosso experimento diminuiremos constantemente a pressão dentro da cuba, fazendo
com que o índice de refração do ar também diminui
→ → MONTAGEM
1. Coloque a cuba de ar no caminho do feixe em um dos braços do interferômetro.
2. Faça gradativamente vácuo no interior da cuba, com o auxílio da bomba de vácuo.
3. Meça o número N de franjas deslocadas como função da variação da pressão na cuba. Não
reduza a pressão abaixo de −800 mbar !
→ TRATAMENTO DE DADOS
- Para determinar o índice de refração, fizemos o gráfico de 𝑁 𝑋 P e achamos o coeficiente
angular
- usaremos ele para determinar o índice de refração do ar
λ
𝑛𝑒𝑥𝑝−1 = 2𝑙 * 𝑎 * 𝑃𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎
lambda é dado 632,8nm
l é dado 55,00
P é dado 760mmHg
Porquê?
Queremos medir o índice de refração do ar através do experimento de
michelson.
Como?
Colocando uma cuba de ar no caminho do feixe em um dos braços do
interferômetro. Faremos vacuo com auxilio de uma bomba de vacuo no
interior da cuba
Qual a finalidade?