Telescópio: abertura D = 0,10 m, comprimento focal f = 1,0 m; sensor com pixel p = 5 µm; comprimento de onda ?…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Telescópio: abertura D = 0,10 m, comprimento focal f = 1,0 m; sensor com pixel p = 5 µm; comprimento de onda ? = 500 nm. Calcule ?_diff ˜ 1,22·?/D (rad) e ?_pix = p/f; determine se a imagem é limitada por difração ou por amostragem e justifique (use SI).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: ?_diff = 1,22·?/D = 1,22·(5×10?7 m)/0,10 m = 6,10×10?6 rad ˜ 1,26". ?_pix = p/f = 5×10?6 m / 1,0 m = 5,00×10?6 rad ˜ 1,03". O tamanho da PSF difrativa em pixels = ?_diff/?_pix ˜ 1,22 pixels (<2). Conclusão: o limite físico é a difração (define a PSF), mas o sensor está subamostrando a PSF (˜1,22 px < critério de Nyquist ˜2 px), o que prejudica a recuperação da informação. Recomendações: aumentar f ou reduzir p para atingir amostragem adequada.
Explicação
Os cálculos realizados demonstram que o limite imposto pela difração é menor do que o limite de amostragem do sensor, indicando que a imagem gerada é mais influenciada pela difração. A relação entre o tamanho da PSF difrativa e o número de pixels revela que a amostragem está abaixo do critério de Nyquist, resultando em perda de informação. Portanto, para melhorar a qualidade da imagem, é necessário ajustar a relação entre o comprimento focal e o tamanho do pixel.
Raio-X da questão
difração e amostragem
avaliacao
difração de ondas · amostragem de sinais
Revisar os conceitos de difração e amostragem em óptica.
O aluno pode confundir os limites impostos pela difração com os limites impostos pela amostragem, levando a uma conclusão errada sobre o que limita a imagem.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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