Edson Luis Nunes, Daniel Rodrigues Ventura, Jos? ?ngelo de Faria
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
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Educa??o Profissional | Controle e Processos Industriais | T?cnico em An?lises Qu?micas |
Educa??o Profissional | Ambiente, Sa?de e Seguran?a | T?cnico em Equipamentos Biom?dicos |
Educa??o Profissional | Produ??o Industrial | T?cnico em Impress?o Gr?fica |
Educa??o Profissional | Apoio Escolar | T?cnico em Multimeios Did?ticos |
Educa??o Profissional | Controle e Processos Industriais | T?cnico em Petroqu?mica |
Ensino M?dio | F?sica | Som, imagem e informa??o |
Com esta aula, dever? ficar claro para os estudantes que existem v?rios tipos de instrumentos ?pticos e que neles s?o utilizados lentes e espelhos, em conjunto ou separadamente. Para cada necessidade h? um instrumento de uso espec?fico. A aula deve ser realizada num laborat?rio de F?sica com recursos multim?dia (computadores conectados ? internet e projetor multim?dia). O professor deve dividir a turma em equipes de, no m?ximo, 5 estudantes.
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Atividade 1. Forma??o de imagens por interm?dio de uma lupa.
Material
Observa??o: esse material ? para uma equipe de estudantes.
Procedimento
O professor deve entregar uma lupa e um cilindro de madeira, ou r?gua, a cada equipe.
Em seguida, o professor deve pedir que os estudantes verifiquem e anotem, para cada configura??o pedida, o que acontece com a imagem formada ao se observar o objeto (cilindro ou r?gua), aproximando-se ou afastando-se a lupa dele, conforme as dist?ncias estipuladas abaixo.
? Dist?ncia do objeto em rela??o ? lente = 5 cm.
Observa??o esperada: imagem virtual (formada pelo prolongamento dos raios refletidos), direita (n?o invertida) e maior que o objeto.
? Dist?ncia do objeto em rela??o ? lente = 10 cm.
Observa??o esperada: imagem impr?pria (os raios, assim como o prolongamento dos mesmos, n?o se cruzam), pois os raios refletidos s?o paralelos.
? Dist?ncia do objeto em rela??o ? lente = 15 cm.
Observa??o esperada: imagem real (formada pelos raios emitidos pelo objeto) , invertida (formada de cabe?a para baixo) e maior que o objeto.
? Dist?ncia do objeto em rela??o ? lente = 20 cm.
Observa??o esperada: imagem real, invertida e de mesmo tamanho que o objeto.
? Dist?ncia do objeto em rela??o ? lente = 30 cm.
Observa??o esperada: imagem real, invertida e menor que o objeto.
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Terminadas as verifica??es e anota??es, o professor deve solicitar aos estudantes de cada equipe que encontrem, nas anota??es feitas, uma imagem observada que tenha as mesmas caracter?sticas da que aparece na figura 1.
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Figura 1. Forma??o de imagem com uma lupa. Imagem obtida no endere?o: http://www.fisicaevestibular.com.br/images/optica15/image036.jpg
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O professor deve fazer as seguintes perguntas aos estudantes:
- A lupa serve para se fazer observa??es dos astros? Por qu??
Resposta esperada: N?o, porque quando a dist?ncia do objeto ao v?rtice da lente ? maior que a distancia do v?rtice ao centro, a imagem ? invertida e menor. Os astros est?o demasiadamente distantes.
- A lupa pode ser usada para observar objetos pr?ximos da lente?
Resposta esperada: Sim, pois quando os objetos est?o entre o foco e o v?rtice da lente, a imagem ? virtual, maior e direita, sendo a lupa, portanto, ideal para se observar objetos pequenos e pr?ximos.
- Qual a posi??o do objeto no esquema mostrado na figura 1 e quais as caracter?sitcas da imagem?
Resposta esperada: o objeto encontra-se entre um dos focos e a lente. A imagem ? virtual, direita e maior que o objeto.
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Atividade 2. Utilizando uma luneta simples
Material
Observa??o: esse material ? para uma equipe de estudantes.
Procedimento
O professor deve solicitar aos estudantes que acessem a p?gina http://observatoriophoenix.astrodatabase.net/n_telesc/24_N02.htm, que tr?z orienta??es para a constru??o de uma luneta e que as mesmas equipes formadas para a realiza??o do experimento 1 montem as lunetas. Em seguida, os estudantes devem realizar observa??es de objetos distantes (casa, pr?dio, poste e outros) e responder, baseados nos resultados das observa??es, os seguintes questionamentos:
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1 ? O que acontece com a imagem formada ao se deslocar a lente ocular em dire??o ? objetiva?
Resposta esperada: a imagem ? aumentada.
2 ? Uma objetiva de dist?ncia focal menor deve aumentar ou diminuir o tamanho da imagem final?
Resposta esperada: Diminuir, pois o aumento ? dado pela divis?o da dist?ncia focal da objetiva, pela dist?ncia focal da ocular.
3 - A luneta serve para observar objetos pr?ximos ou distantes?
Resposta esperada: distante
4 - No caso de observa??es realizadas com uma luneta de Kepler, como ser? a imagem de um objeto distante?
Resposta esperada: Invertida e maior que o objeto.
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Figura 2. Imagem obtida no endere?o: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/lunetas-e-telescopios/lunetas-e-telescopios-3.php
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A Ilustra??o acima nos mostra que tamb?m se podem usar espelhos na fabrica??o de lunetas e que as lunetas e telesc?pios nos permitem observar objetos localizados a dist?ncias muito grandes do observador, sendo utilizados na observa??o astron?mica.
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Atividade 3. Entendendo o funcionamento do microsc?pio
Material:
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O professor pode fazer uma pequena introdu??o sobre o microsc?pio, como a que faremos a seguir, contando um pouco de sua hist?ria e detalhes t?cnicos dessa inven??o que estimula nossa curiosidade e ? uma importante ferramenta para a pesquisa cient?fica.
A inven??o do microsc?pio aconteceu por volta de 1590. Seu uso permitiu uma amplia??o dos conhecimentos de biologia b?sica, pesquisa biom?dica, diagn?sticos m?dicos e ci?ncia dos materiais. Os microsc?pios de luz ampliam objetos em at? 1000 vezes. A tecnologia da microscopia de luz evoluiu muito desde os microsc?pios de Antoni van Leeuwenhoek, holand?s considerado seu inventor, e Robert Hooke, ingl?s que realizou muitos aperfei?oamentos ? inven??o.
Figura 3. C?lulas da casca de cebola aumentadas 200 vezes. Imagem retirada do endere?o: http://static.hsw.com.br/gif/light-microscope-11a.jpg
O microsc?pio capta luz de uma ?rea min?scula, bem iluminada e que est? pr?xima, ao contr?rio de um telesc?pio. Por esse motivo, o microsc?pio n?o precisa de uma grande objetiva. Nele, a objetiva ? pequena e esf?rica, o que significa que a dist?ncia focal ? muito menor em cada lado. A imagem do objeto ? focalizada a uma curta dist?ncia e dentro do tubo do instrumento. Uma segunda lente, chamada de ocular, amplia a imagem focalizada e a traz para o campo de vis?o do observador.
O microsc?pio possui uma fonte de luz e um condensador, outra diferen?a importante em rela??o ao telesc?pio. O condensador ? um sistema de lentes que, na mesma ?rea que est? sendo examinada pela objetiva, focaliza a luz da fonte em um lugar min?sculo e brilhante do esp?cime observado.
A qualidade da imagem de um esp?cime observado no microsc?pio ? avaliada pelas seguintes caracter?sticas: brilho, foco, resolu??o e contraste. Na figura a seguir, podemos ver a diferen?a entre imagens obtidas com ilumina??o boa e ruim.
Figura 4. Imagem de um gr?o de p?len com boa luminosidade (esquerda) e fraca luminosidade (direita). Figura retirada do endere?o:
http://static.hsw.com.br/gif/light-microscope-brightness.jpg
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Figura 5. Imagem de um mircosc?pio ?ptico. Obtida no endere?o: http://www.grupoescolar.com/materia/microscopio.html
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Figura 6. Esquema ?ptico de um microsc?pio. Imagem obtida no endere?o: http://educar.sc.usp.br/otica/instrume.htm#microscopio
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Procedimento:
O professor dever? separar a turma em equipes de, no m?ximo, tr?s estudantes, entregar-lhes c?pias da figura 6. Eles dever?o acessar um simulador de lentes no endere?o http://fisica.ufpr.br/ntnujava/Lens/lens_e.html. Ap?s realizarem v?rias simula??es, explorando o mecanismo de forma??o de imagens com lentes, eles dever?o responder ?s perguntas seguintes:
1 ? A lente objetiva de um microsc?pio deve ter dist?ncia focal grande ou pequena?
Resposta esperada: pequena. Nesse caso, quando colocamos o objeto entre o foco e o centro da lente, forma-se uma imagem real, invertida e maior, que servir? de objeto para a lente ocular, que ampliar? ainda mais a imagem, permitindo a observa??o de objetos extremamente pequenos ou microsc?picos.
2 ? Como ser? a imagem final observada pelo estudante?
Resposta esperada: Virtual, invertida e maior.
3 - O Microsc?pio ? ideal para observa??o de que tipo de objetos?
Resposta esperada: Objetos de tamanhos extremamente reduzidos ou microsc?picos.
4 - Quais as areas do conhecimento cient?fico fazem uso mais intenso de microsc?pios?
Resposta esperada : ?rea bio-m?dica (exames laboratoriais), pesquisas qu?micas e fisicas.
Para acessar um simulador para experimentos com espelhos e lentes, consulte o endere?o: http://fisica.ufpr.br/ntnujava/Lens/lens_e.html
Para saber mais sobre instrumentos ?ticos, acesse os seguintes links: http://educar.sc.usp.br/otica/instrume.htm , http://pt.wikipedia.org/wiki/Instrumento_%C3%B3ptico , http://www.youtube.com/results?search_query=instrumentos+%C3%B3ticos&aq=f (O olho humano e os instrumentos ?ticos).
Ap?s estudar esta aula sobre instrumentos ?pticos o aluno dever? ser capaz de: