O microscópio composto: duas lentes para alta ampliação
1 · Prever
Um microscópio composto usa uma lente objetiva de curta distância focal próxima à amostra, seguida por uma ocular. O uso de duas lentes em sequência proporciona uma ampliação muito maior do que qualquer uma das lentes poderia sozinha?
- Sim – encadear duas ampliações moderadas multiplica-as, proporcionando uma ampliação geral muito maior do que uma única lente.
- Não – usar duas lentes não aumenta a ampliação além do limite de uma única lente.
- A ampliação depende apenas da ocular, não da objetiva.
2 · Preparar
- Abra a predefinição do microscópio composto e pressione Redefinir. O objetivo tem f = 6 cm; a ocular tem f = 8 cm, separada por 22 cm.
- Habilite as leituras de distância da imagem e ampliação do sistema da objetiva.
- Defina a distância da amostra da objetiva para cada tentativa e registre a distância da imagem da objetiva e a ampliação geral do sistema.
3 · Coletar Dados
| Distância da amostra da objetiva (cm) | Distância da imagem do objetivo (cm) | Ampliação do sistema M |
|---|---|---|
| 10.00 | ||
| 12.00 | ||
| 14.00 |
Plote a ampliação do sistema M (eixo y) em relação à distância da amostra (eixo x) para suas três tentativas.
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule a distância da imagem da objetiva d_i1 de 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 6 cm), então a distância do objeto da ocular d_o2 = 22 − d_i1, então sua distância de imagem d_i2 de 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 8 cm). Finalmente M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Compare M com a tabela.
- A distância padrão da amostra desta predefinição (12 cm) fornece M = 4. Explique, usando o cálculo em cadeia, como uma ampliação modesta da objetiva combinada com uma ampliação modesta da ocular se compõe em um número geral muito maior.
5 · Aprofundar
- Uma amostra colocada um pouco fora da distância focal da objetiva (como neste experimento) produz uma grande ampliação no primeiro estágio. Explique por que as objetivas do microscópio são projetadas com distâncias focais muito curtas (alguns mm em instrumentos reais) para maximizar esse efeito.
- Os microscópios compostos não podem ampliar indefinidamente - além de um certo ponto, ampliar ainda mais apenas aumenta o desfoque sem revelar novos detalhes, limitado pelo comprimento de onda da própria luz (difração). Por que simplesmente adicionar mais estágios de lente não resolveria esse limite fundamental?
A física por trás deste experimento
Ampliação de microscópio em dois estágios
A ampliação geral de um microscópio composto é o produto da ampliação da objetiva (imagem da amostra) e da ampliação da ocular (recriação da imagem intermediária): M = m_objetivo × m_ocular.