Calculadora de abertura numérica

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Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: number
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

A Calculadora de Abertura Numérica calcula a abertura numérica (NA = n·sinα) a partir do índice de refração do meio e do meio-ângulo de aceitação da objetiva. Ela também determina o cone total de captação de luz e, opcionalmente, calcula o limite de resolução de Abbe (d = λ/(2·NA)) com base no comprimento de onda informado.

Quando usar

Ao comparar o poder de resolução e captação de luz entre objetivas secas e de imersão (óleo, água ou glicerol).
Ao dimensionar sistemas ópticos, microscópios ou guias de onda conhecendo o ângulo de aceitação do feixe.
Ao estimar a resolução espacial teórica mínima (limite de Abbe) para um dado comprimento de onda de iluminação.

Como funciona

1Informe o índice de refração (n) do meio entre a amostra e a lente (ex.: 1,0 para ar ou 1,515 para óleo de imersão).
2Insira o meio-ângulo de aceitação α em graus para obter o cálculo do seno do ângulo e da abertura numérica (NA).
3Insira opcionalmente o comprimento de onda λ em nanômetros (nm) para calcular o limite de resolução difracional de Abbe (d = λ/(2·NA)).

Casos de uso

Dimensionamento óptico e seleção de lentes para microscopia biológica ou metalográfica.
Avaliação teórica do ganho de resolução ao migrar de luz visível (ex.: 550 nm) para iluminação UV.
Cálculo do ângulo de aceitação e captação de feixes em montagens com fibras ópticas e fotodetectores.

Exemplos

1. Cálculo para objetiva seca padrão

Estudante de Biomedicina

Contexto

Analisando lâminas histológicas com uma objetiva seca comum em ar com meio-ângulo de captação de 30° sob luz verde de 550 nm.

Problema

Descobrir a abertura numérica e o menor detalhe que a objetiva consegue resolver.

Como usar

Defina o índice de refração como 1.0, o meio-ângulo como 30° e o comprimento de onda como 550 nm.

n = 1.0, α = 30°, λ = 550 nm

Resultado

NA calculada em 0,500000 e limite de resolução de Abbe obtido em 550,00 nm.

2. Microscopia de alta resolução com imersão em óleo

Pesquisador de Microbiologia

Contexto

Observando estruturas bacterianas que exigem resolução superior à permitida pelo ar, utilizando óleo de imersão de índice 1,515 e meio-ângulo de 60°.

Problema

Verificar se a combinação de óleo e ângulo amplo atinge resolução sub-micrométrica abaixo de 250 nm sob 550 nm.

Como usar

Insira 1.515 no índice de refração, 60° no meio-ângulo e 550 nm no comprimento de onda.

Perguntas frequentes

O que é abertura numérica (NA)?

É um valor adimensional (NA = n·sinα) que quantifica a capacidade de uma lente de coletar luz e resolver detalhes finos.

Por que a NA de uma objetiva a ar não pode ultrapassar 1,0?

No ar, o índice de refração é n = 1,0 e o seno de qualquer ângulo nunca supera 1, limitando a NA matemática máxima a 1,0.

Como o óleo de imersão melhora a resolução?

O óleo possui índice de refração maior (n ≈ 1,515), permitindo que a NA ultrapasse 1,0 e reduza o limite de difração d de Abbe.

O que representa o limite de resolução de Abbe?

Representa a menor distância teórica entre dois pontos próximos em que eles ainda podem ser distinguidos individualmente sob difração.

O campo de comprimento de onda é obrigatório?

Não. Se omitido, a ferramenta calcula a abertura numérica e o cone angular sem emitir o cálculo do limite de difração em nanômetros.

n = 1.515, α = 60°, λ = 550 nm

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Cálculo para objetiva seca padrão

2. Microscopia de alta resolução com imersão em óleo

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