Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-02Bitstream added on 2014-06-13T18:28:52Z : No. of bitstreams: 1 pereira_wg_me_guara.pdf: 760990 bytes, checksum: 0d7cbe06a3a640f67b5ba6d3c07965f9 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A topografia de uma superfície refratora é importante para a geração de uma imagem com boa definição. Para objetos puntuais localizados sobre o eixo ótico, efeitos de aberração esférica tornam-se relevantes quando estamos modelando raios não paraxiais. O uso de superfícies asféricas permite reduzir tais imperfeições. No entanto, a determinação exata da asfericidade não é trivial, pois depende da altura de incidência do raio, bem como da posição do objeto. Esta dissertação objetivou otimizar a asfericidade de superfícies refratoras visando a minimização da aberração esférica. Para isso, descrevemos as superfícies através da equação de um conicóide e empregamos o Princípio de Fermat para modelar a propagação de raios. Desenvolvemos um modelo analítico para determinar a posição da imagem para um objeto axial e a partir daí realizamos simulações numéricas para otimizar as asfericidades. Os resultados mostram que para raios não paraxiais, superfícies esféricas e parabólicas não são adequadas. O parâmetro de asfericidade depende fortemente da posição do objeto, porém fracamente da altura h com que raio de luz incide na superfície refratora. Dentro dos limites de validade da aproximação paraxial, o conceito de asfericidade perde sentido, fazendo com que soluções esféricas sejam adequadas. O desenvolvimento de dispositivos óticos baseados em componentes asféricos ainda requer mais estudos, em especial, da modelagem e simulação de lentes asféricas. / The topography of a refractive surface is important to produce high definition optical image. For small axial objects, spherical aberrations effects are relevant for modeling nonparaxial rays. The use of aspherical surfaces contributes to reduce such imperfections. However, the analytical determination of such asphericity is not a trivial task, as it depends on the ray s incident location, as well on the object position. This work aims to optimize the asphericity of refractive surfaces in order to minimize spherical aberrations. For that, we describe the surfaces as conicoids and we use the Fermatþs Principle to simulate the rayþs propagation. We developed an analytical model to determine the imagem position for axial objects and then, we performed numerical simulations in order to optimize the asphericities. The results indicate that for non-paraxial rays, spherical and parabolical surfaces do not work well. The asphericity parameter depends strongly on the object position but weakly on rayþs incident point. Within paraxial approximation limits, the concept of aspherical surfaces makes no sense, making spherical surfaces able to produce sharp images. The development of optical devices based on aspherical components requires more theoretical investigations as well technological developments.

Desenvolvemos, neste trabalho, as ferramentas fundamentais para a construção de um sistema de microscopia óptica de campo próximo (MOCP). O trabalho foi divido em duas partes, sendo a primeira dedicada à construção de nanoponteiras metálicas e a segunda à montagem do sistema de campo próximo. De nimos um conjunto de parâmetros que ajustam o método utilizado e que resultaram em nanoponteiras a adas com até 13, 3nm de diâmetro no ápice. Uma vez obtidas as ponteiras de prova, um sistema de aproximação baseado em materiais piezoelétricos foi desenvolvido. Por m, os parâmetros foram testados através de medidas que relacionam o sinal óptico detectado localmente com a distância entre a nanoponteira e a amostra. Também detectamos o sinal de segundo harmônico de uma fonte laser com pulsos de sub-picossegundos espalhado na extremidade da nanoponteira, comprovando a capacidade de utilizar o sistema de campo próximo com detecção de sinal óptico não linear. / We developed in this work the fundamental tools to set up a near- eld scanning optical microscopy (NSOM) system. The work was divide in two parts, where the rst was dedicated to construct metallic nanotips and the second to build the optical system. We set an amount of parameters that adjust the used method and results in sharp nanotips with 13, 3nm. Once we get the probe tips, an approach system based on piezoelectric materials was developed. Afterwards the parameters were tested by measurements that relate the optical signal locally detected with the distance between the nanotip and the sample. We also detected the second harmonic scattering of a sub-picosecond pulsed laser source from the nanotip apex to prove the ability of near- eld system to be used as a nonlinear optical detector.

Desenvolvemos, neste trabalho, as ferramentas fundamentais para a construção de um sistema de microscopia óptica de campo próximo (MOCP). O trabalho foi divido em duas partes, sendo a primeira dedicada à construção de nanoponteiras metálicas e a segunda à montagem do sistema de campo próximo. De nimos um conjunto de parâmetros que ajustam o método utilizado e que resultaram em nanoponteiras a adas com até 13, 3nm de diâmetro no ápice. Uma vez obtidas as ponteiras de prova, um sistema de aproximação baseado em materiais piezoelétricos foi desenvolvido. Por m, os parâmetros foram testados através de medidas que relacionam o sinal óptico detectado localmente com a distância entre a nanoponteira e a amostra. Também detectamos o sinal de segundo harmônico de uma fonte laser com pulsos de sub-picossegundos espalhado na extremidade da nanoponteira, comprovando a capacidade de utilizar o sistema de campo próximo com detecção de sinal óptico não linear. / We developed in this work the fundamental tools to set up a near- eld scanning optical microscopy (NSOM) system. The work was divide in two parts, where the rst was dedicated to construct metallic nanotips and the second to build the optical system. We set an amount of parameters that adjust the used method and results in sharp nanotips with 13, 3nm. Once we get the probe tips, an approach system based on piezoelectric materials was developed. Afterwards the parameters were tested by measurements that relate the optical signal locally detected with the distance between the nanotip and the sample. We also detected the second harmonic scattering of a sub-picosecond pulsed laser source from the nanotip apex to prove the ability of near- eld system to be used as a nonlinear optical detector.

Desenvolvemos, neste trabalho, as ferramentas fundamentais para a construção de um sistema de microscopia óptica de campo próximo (MOCP). O trabalho foi divido em duas partes, sendo a primeira dedicada à construção de nanoponteiras metálicas e a segunda à montagem do sistema de campo próximo. De nimos um conjunto de parâmetros que ajustam o método utilizado e que resultaram em nanoponteiras a adas com até 13, 3nm de diâmetro no ápice. Uma vez obtidas as ponteiras de prova, um sistema de aproximação baseado em materiais piezoelétricos foi desenvolvido. Por m, os parâmetros foram testados através de medidas que relacionam o sinal óptico detectado localmente com a distância entre a nanoponteira e a amostra. Também detectamos o sinal de segundo harmônico de uma fonte laser com pulsos de sub-picossegundos espalhado na extremidade da nanoponteira, comprovando a capacidade de utilizar o sistema de campo próximo com detecção de sinal óptico não linear. / We developed in this work the fundamental tools to set up a near- eld scanning optical microscopy (NSOM) system. The work was divide in two parts, where the rst was dedicated to construct metallic nanotips and the second to build the optical system. We set an amount of parameters that adjust the used method and results in sharp nanotips with 13, 3nm. Once we get the probe tips, an approach system based on piezoelectric materials was developed. Afterwards the parameters were tested by measurements that relate the optical signal locally detected with the distance between the nanotip and the sample. We also detected the second harmonic scattering of a sub-picosecond pulsed laser source from the nanotip apex to prove the ability of near- eld system to be used as a nonlinear optical detector.

Neste trabalho desenvolvemos um texto hipermídico sobre ótica para o ensino médio. Nele abordamos tópicos de ótica geométrica e ótica física, com o uso intensivo de tecnologias da informação, abrangendo a exploração de simuladores (Java Applets), de imagens e animações, acompanhadas de textos teóricos explicativos. Para o material, geramos 77 animações e 63 imagens, e adaptamos 13 simuladores Java Applets, organizados em material interativo desenvolvido em linguagem html e disponibilizado em CD-ROM. O embasamento teórico do trabalho é dado pelas teorias construtivistas cognitivistas, aproveitando as idéias de Piaget, Vygostky, Rogers, Ausubel e Novak. O Material foi aplicado em uma turma de 3a série do ensino médio no Centro de Ensino Médio – SETREM, localizada na região Noroeste do RS. Com este material conseguimos desenvolver os conteúdos de uma forma mais atrativa, com maior envolvimento dos alunos e maior motivação por parte dos mesmos, fazendo com que se sentissem participantes ativos na aquisição de informações e construção do conhecimento. Ao aplicarmos o material, observamos que as novas tecnologias usadas são boas ferramentas auxiliares no processo ensino/aprendizagem de ótica no ensino médio, que devem ser aliadas aos demais recursos didáticos existentes, não devendo ser encaradas como únicas e muito menos como substitutivas do professor, pois a este cabe cada vez mais o papel de orientador, motivador e organizador de um ambiente propício para o ensino/aprendizagem eficiente.

Neste trabalho desenvolvemos um texto hipermídico sobre ótica para o ensino médio. Nele abordamos tópicos de ótica geométrica e ótica física, com o uso intensivo de tecnologias da informação, abrangendo a exploração de simuladores (Java Applets), de imagens e animações, acompanhadas de textos teóricos explicativos. Para o material, geramos 77 animações e 63 imagens, e adaptamos 13 simuladores Java Applets, organizados em material interativo desenvolvido em linguagem html e disponibilizado em CD-ROM. O embasamento teórico do trabalho é dado pelas teorias construtivistas cognitivistas, aproveitando as idéias de Piaget, Vygostky, Rogers, Ausubel e Novak. O Material foi aplicado em uma turma de 3a série do ensino médio no Centro de Ensino Médio – SETREM, localizada na região Noroeste do RS. Com este material conseguimos desenvolver os conteúdos de uma forma mais atrativa, com maior envolvimento dos alunos e maior motivação por parte dos mesmos, fazendo com que se sentissem participantes ativos na aquisição de informações e construção do conhecimento. Ao aplicarmos o material, observamos que as novas tecnologias usadas são boas ferramentas auxiliares no processo ensino/aprendizagem de ótica no ensino médio, que devem ser aliadas aos demais recursos didáticos existentes, não devendo ser encaradas como únicas e muito menos como substitutivas do professor, pois a este cabe cada vez mais o papel de orientador, motivador e organizador de um ambiente propício para o ensino/aprendizagem eficiente.

Neste trabalho desenvolvemos um texto hipermídico sobre ótica para o ensino médio. Nele abordamos tópicos de ótica geométrica e ótica física, com o uso intensivo de tecnologias da informação, abrangendo a exploração de simuladores (Java Applets), de imagens e animações, acompanhadas de textos teóricos explicativos. Para o material, geramos 77 animações e 63 imagens, e adaptamos 13 simuladores Java Applets, organizados em material interativo desenvolvido em linguagem html e disponibilizado em CD-ROM. O embasamento teórico do trabalho é dado pelas teorias construtivistas cognitivistas, aproveitando as idéias de Piaget, Vygostky, Rogers, Ausubel e Novak. O Material foi aplicado em uma turma de 3a série do ensino médio no Centro de Ensino Médio – SETREM, localizada na região Noroeste do RS. Com este material conseguimos desenvolver os conteúdos de uma forma mais atrativa, com maior envolvimento dos alunos e maior motivação por parte dos mesmos, fazendo com que se sentissem participantes ativos na aquisição de informações e construção do conhecimento. Ao aplicarmos o material, observamos que as novas tecnologias usadas são boas ferramentas auxiliares no processo ensino/aprendizagem de ótica no ensino médio, que devem ser aliadas aos demais recursos didáticos existentes, não devendo ser encaradas como únicas e muito menos como substitutivas do professor, pois a este cabe cada vez mais o papel de orientador, motivador e organizador de um ambiente propício para o ensino/aprendizagem eficiente.

Nesta pesquisa, o comportamento de expansão do PP bem como de misturas com polímeros ramificados, a adição de nanotubos de haloisita (HNT) e de talco foi estudado. Polipropileno ramificado (LCBPP) bem como copolímero de etileno-octeno (POE) foi utilizado para aumentar a expansividade em mistura com LPP. Em seguida, a expansão dos corpos de prova foi realizada por moldagem por injeção e agente químico de expansão. O PP expandido exibiu alta densidade de células bem como colapso mesmas enquanto que a modificação com 20 partes por cem (pcr) de polipropileno com ramificação de cadeia (LCBPP) ou de copolímero de etileno-octeno (POE), aumentaram a homogeneidade de distribuição das células bem como reduziram o efeito de colapso. Por sua vez, a adição de talco ou HNT nas composições propostas, aumentou o efeito de nucleação de células da matriz, porém com maior intensidade nas composições de PP com os polímeros ramificados. Apesar da adição de talco ter resultado no aumento superior em termos de densidade de células, a adição de 3 pcr de HNT reduziu a condutividade térmica do material expandido em 13%. Adicionalmente, a presença da carga na matriz aumentou a Tc bem como resultou em leve aumento nas propriedades dinâmica-mecânica medidas por DMTA. Dentre as composições propostas, a adição de POE na matriz de PP resultou em menor propriedade mecânica, térmica e morfológica, pois esta mistura é imiscível e assim apresentou baixa capacidade de expansão. Adicionalmente, as melhorias em termos de nucleação, para estas composições, tiveram pouco efeito na morfologia, a qual resultou na degradação das propriedades mecânicas e de isolamento térmico. Na tentativa de aumentar a densidade de células bem como a expansividade da matriz de PP/POE com maior massa molar, foram desenvolvidas composições utilizando HNT e sorbitol conjugados como agentes de nucleação. Como resultado houve aumento da eficiência de nucleação, porém a baixa propriedade reológica da matriz não favoreceu a expansividade das composições. Dessa forma, não houve ganho em termos de propriedades mecânicas ou físicas para estas composições. Assim, foi possível concluir que além de agentes de nucleação, é necessário que a matriz apresente propriedades reológicas suficientes para resultar em bom balanço entre expansividade, densidade e homogeneidade na distribuição de tamanho das células. / In this research, the foaming behavior of polypropylene (PP) blended with ramified polymers and the use of halloysite and talc as nucleating agent is studied. The ramified PP (LCBPP) and ethylene-octene copolymer (POE) was used to improve expansion ratio of the PP. Subsequent foaming experiments were conducted using chemical blowing agent (CBA) in injection molding processing. PP foam exhibited high cell density and cell size as well as a collapsing effect, whereas the blend with ramified polymer showed reduction of the collapsing and increases the homogeneous cell size distribution. The introduction of a small amount of HNT or talc as nucleating agent in the blend improved the foaming behavior of the matrix, with a uniform cell structure distribution in the resultant foams. Although the addition of talc showed increasing in terms of the cell density, the use of 3 pcr of HNT reduced the thermal conductivity of the expanded material around 13%. In addition, the presence of filler increased Tc and slightly increased dynamic-mechanical properties measured by DMTA. Among the compositions studied, the use of POE in the LPP matrix, showed reduction of the mechanical, thermal and morphological properties due to the low expansion ratio resulted by the incompatibility between the LPP and POE. Additionally, the improvements in terms of the cell nucleation in the blends of PP with POE resulted in lower nucleating effect in which the degradation of the mechanical and insulation properties occurred. In attempt to improve cell density as well as cell morphology, new compositions were developed using higher molecular weight polymers. The polymers used were a mixture between PP, POE and HNT and sorbitol as nucleating agent. Although improvements of the nucleation efficiency, the lack of strain hardening presented by the polymers did not improve cell morphology. As a result, the collapsing effect governed the expansion behavior in these formulations. It was concluded that, besides the use of the nucleating agent, it’s necessary to use polymers with rheological properties such as strain hardening to achieve a better performance in terms of the cell nucleation as well as expansion ratio.

Nesta pesquisa, o comportamento de expansão do PP bem como de misturas com polímeros ramificados, a adição de nanotubos de haloisita (HNT) e de talco foi estudado. Polipropileno ramificado (LCBPP) bem como copolímero de etileno-octeno (POE) foi utilizado para aumentar a expansividade em mistura com LPP. Em seguida, a expansão dos corpos de prova foi realizada por moldagem por injeção e agente químico de expansão. O PP expandido exibiu alta densidade de células bem como colapso mesmas enquanto que a modificação com 20 partes por cem (pcr) de polipropileno com ramificação de cadeia (LCBPP) ou de copolímero de etileno-octeno (POE), aumentaram a homogeneidade de distribuição das células bem como reduziram o efeito de colapso. Por sua vez, a adição de talco ou HNT nas composições propostas, aumentou o efeito de nucleação de células da matriz, porém com maior intensidade nas composições de PP com os polímeros ramificados. Apesar da adição de talco ter resultado no aumento superior em termos de densidade de células, a adição de 3 pcr de HNT reduziu a condutividade térmica do material expandido em 13%. Adicionalmente, a presença da carga na matriz aumentou a Tc bem como resultou em leve aumento nas propriedades dinâmica-mecânica medidas por DMTA. Dentre as composições propostas, a adição de POE na matriz de PP resultou em menor propriedade mecânica, térmica e morfológica, pois esta mistura é imiscível e assim apresentou baixa capacidade de expansão. Adicionalmente, as melhorias em termos de nucleação, para estas composições, tiveram pouco efeito na morfologia, a qual resultou na degradação das propriedades mecânicas e de isolamento térmico. Na tentativa de aumentar a densidade de células bem como a expansividade da matriz de PP/POE com maior massa molar, foram desenvolvidas composições utilizando HNT e sorbitol conjugados como agentes de nucleação. Como resultado houve aumento da eficiência de nucleação, porém a baixa propriedade reológica da matriz não favoreceu a expansividade das composições. Dessa forma, não houve ganho em termos de propriedades mecânicas ou físicas para estas composições. Assim, foi possível concluir que além de agentes de nucleação, é necessário que a matriz apresente propriedades reológicas suficientes para resultar em bom balanço entre expansividade, densidade e homogeneidade na distribuição de tamanho das células. / In this research, the foaming behavior of polypropylene (PP) blended with ramified polymers and the use of halloysite and talc as nucleating agent is studied. The ramified PP (LCBPP) and ethylene-octene copolymer (POE) was used to improve expansion ratio of the PP. Subsequent foaming experiments were conducted using chemical blowing agent (CBA) in injection molding processing. PP foam exhibited high cell density and cell size as well as a collapsing effect, whereas the blend with ramified polymer showed reduction of the collapsing and increases the homogeneous cell size distribution. The introduction of a small amount of HNT or talc as nucleating agent in the blend improved the foaming behavior of the matrix, with a uniform cell structure distribution in the resultant foams. Although the addition of talc showed increasing in terms of the cell density, the use of 3 pcr of HNT reduced the thermal conductivity of the expanded material around 13%. In addition, the presence of filler increased Tc and slightly increased dynamic-mechanical properties measured by DMTA. Among the compositions studied, the use of POE in the LPP matrix, showed reduction of the mechanical, thermal and morphological properties due to the low expansion ratio resulted by the incompatibility between the LPP and POE. Additionally, the improvements in terms of the cell nucleation in the blends of PP with POE resulted in lower nucleating effect in which the degradation of the mechanical and insulation properties occurred. In attempt to improve cell density as well as cell morphology, new compositions were developed using higher molecular weight polymers. The polymers used were a mixture between PP, POE and HNT and sorbitol as nucleating agent. Although improvements of the nucleation efficiency, the lack of strain hardening presented by the polymers did not improve cell morphology. As a result, the collapsing effect governed the expansion behavior in these formulations. It was concluded that, besides the use of the nucleating agent, it’s necessary to use polymers with rheological properties such as strain hardening to achieve a better performance in terms of the cell nucleation as well as expansion ratio.

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