Um ampliador fotográfico: duas lentes para uma imagem real e maior
1 · Prever
Ao contrário da imagem final tipicamente virtual de um microscópio composto, um ampliador fotográfico precisa projetar uma imagem REAL ampliada em papel fotográfico. Duas lentes convergentes em sequência ainda podem produzir uma imagem final real (não virtual)?
- Não – encadear duas lentes sempre produz uma imagem final virtual.
- Depende apenas da distância do objeto, não da disposição das lentes.
- Sim – com o espaçamento e distâncias focais corretos, a imagem final da cadeia de duas lentes parece real, pronta para ser projetada em uma superfície.
2 · Preparar
- Abra a predefinição do ampliador composto e pressione Redefinir. L1 tem f = 8 cm; L2 tem f = 12 cm, separado por 34 cm.
- Habilite as leituras de distância da imagem e ampliação do sistema de L1.
- Defina a distância do objeto de L1 para cada tentativa e registre a distância da imagem de L1 e a ampliação geral do sistema.
3 · Coletar Dados
| Distância do objeto de L1 (cm) | Distância da imagem de L1 (cm) | Ampliação do sistema M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Plote a ampliação do sistema M (eixo y) em relação à distância do objeto de L1 (eixo x) para suas três tentativas.
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule a distância da imagem d_i1 de L1 de 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), então a distância do objeto de L2 d_o2 = 34 − d_i1, então sua distância de imagem d_i2 de 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Finalmente M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Compare M com a tabela.
- A distância padrão do objeto desta predefinição (16 cm, ponto 2f de L1) fornece M = 2 com uma imagem final REAL. Explique por que a verificação do sinal de d_i2 (positivo = real) é importante para saber se este sistema poderia realmente projetar em papel fotográfico.
5 · Aprofundar
- Para que um ampliador funcione, sua imagem final deve ficar a uma distância positiva (real) além de L2, na altura exata onde fica o papel fotográfico. Explique por que o design de um ampliador deve controlar cuidadosamente as distâncias focais e o espaçamento de ambas as lentes para garantir isso.
- Compare o padrão M = 2 deste experimento (imagem final real) com M = 1 do relé composto e M = 4 do microscópio composto (normalmente visto como virtual através de uma ocular). Explique por que a MESMA matemática de cadeia de duas lentes (produto de ampliações) pode produzir resultados práticos tão diferentes dependendo das distâncias focais específicas e do espaçamento escolhido.
A física por trás deste experimento
Ampliação ampliada em dois estágios
Como qualquer cadeia de lentes compostas, a ampliação do sistema do ampliador é o produto das ampliações individuais de suas duas lentes: M = m₁ × m₂. A escolha cuidadosa das distâncias focais e do espaçamento garante que a imagem final seja real (não virtual), pronta para ser projetada.