Questões de Física - Ótica para Concurso

A óptica de elétrons é uma área essencial na construção e no funcionamento de equipamentos de microscopia e aceleradores de partículas. Nesses sistemas, a fonte de elétrons é muitas vezes baseada na emissão termiônica, onde um eletrodo (filamento) é aquecido a altas temperaturas e os elétrons são ejetados e acelerados por um potencial elétrico E₀ . Fontes termiônicas apresentam perda de coerência temporal devido à dispersão em energia (ΔE) do feixe de elétrons emitido. Essa dispersão em energia indica quão monocromática é a radiação emitida, e apresenta efeitos na resolução de sistemas ópticos devido à chamada ‘aberração cromática’, ilustrada na figura 18. 




Disponível em: https://www.jeol.com/words/semterms/20121024.011200.php. Acesso em: 15 ago. 2023. (Adaptado).

Essa dispersão no plano focal é denominado "círculo de mínima confusão", cujo diâmetro é dado pela equação: 


onde d é o diâmetro do “círculo de mínima confusão”; C_c é o coeficiente de aberração cromática da lente; ΔE é a dispersão em energia do feixe de elétrons; E₀ é a energia do feixe; e α é o semi-ângulo de convergência na lente. Sobre esses conceitos, assinale (V) para Verdadeiro ou (F) para falso nas afirmações a seguir:

( ) Aumentar a distância focal pode reduzir o efeito da aberração cromática.
( ) Reduzir a energia do feixe de elétrons reduz o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar a energia do feixe aumenta a profundidade de foco do sistema óptico.
( ) Aumentar a temperatura da fonte emissora leva a um aumento na dispersão em energia do feixe, intensificando o efeito da aberração cromática.
( ) Aumentar o tamanho da abertura na lente leva a uma redução no efeito da aberração cromática.

A sequência correta é: 

Na segunda metade do século XIX, E. Abbe, trabalhando com Carl Zeiss em uma pequena fábrica de microscópios em Jena, propôs o modelo, hoje em dia conhecido como princípio de Abbe, que uma onda plana incidindo em um objeto situado no plano focal anterior (Σ₀ ) de uma lente convergente (L_t ) forma um padrão de difração no plano focal posterior (Σ_t ), e a imagem se forma no plano imagem (Σ_i ) como mostrado na figura 16. Sendo a onda incidente uma onda plana pode-se utilizar o formalismo de Fourier na análise e tratamento dos dados no espaço de frequências. O princípio de Abbe tornou-se, então, a base de diversas técnicas como filtros espaciais e campo claro/campo escuro. 





HECHT, Eugene. Optics. Reading, Mass.: Addison-Wesley Publishing, 1987, p. 563.


Assinale se a afirmação é V (verdadeira) ou F (falsa) para as afirmativas abaixo:

( ) A obtenção de imagens com alta resolução espacial depende da informação de alta frequência no plano focal.
( ) Quanto menor a abertura numérica de uma lente objetiva em um microscópio de luz visível, maior a resolução.
( ) Uma imagem de microscopia de campo claro é composta essencialmente por ondas não difratadas.
( ) A microscopia de campo escuro, em microscópios eletrônicos, permite a escolha de imagens com orientação cristalográfica específica.

A sequência correta é:

As figuras 4.1, 4.2 e 4.3, a seguir, são excertos da figura 4. 

Em relação a essas figuras, assinale V para (verdadeiro) ou F para (falso):

( ) A figura 4.1 representa uma célula unitária e, através de operações de simetrias de rotação e translação, é possível recriar a figura 4 em um plano infinito.

( ) A figura 4.2 representa uma célula unitária e, através de operações de simetrias de rotação e translação é possível recriar a figura 4 em um plano infinito.

( ) A figura 4.3 representa uma célula unitária e através de operações de simetrias de rotação e translação é possível recriar a figura 1 em um plano infinito.

A sequência correta é: 

A figura 4, a seguir, é utilizada no estudo de estruturas cristalinas. Supondo-se que tal figura se estende infinitamente no plano, ela representa uma estrutura cristalina em 2 dimensões, composta de uma rede por pontos, uma base e um conjunto de operações de simetria.  





HAMMOND, Christopher. The basics of crystallography and diffraction. 3ª ed. Oxford: Oxford University Press, International Union of Crystallography, 2009, p. 81.


Em relação às operações de simetria presentes nessa figura, é correto afirmar que ocorrem 

Um telescópio possui uma lente objetiva fina de distância focal f_o e uma lente ocular fina de distância focal f_e, e essas lentes estão separadas por uma distância igual à soma de suas distâncias focais. Qual o módulo da magnificação angular desse telescópio?