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1 COLÉGIO MILITAR DE JUIZ DE FORA CMJF DISCIPLINA: Física 2 a Série Ensino Médio / 2007 Professor: Dr. Carlos Alessandro A. da Silva Notas de Aula: Instrumentos Ópticos e Óptica da Visão INSTRUMENTOS ÓPTICOS Microscópio Composto É um instrumento óptico utilizado na observação de objetos de pequenas dimensões. Consta de duas lentes convergentes associadas coaxialmente. A primeira está próxima do objeto, sendo denominada objetiva. A segunda é uma lupa denominada ocular e com a qual observamos a imagem fornecida pela objetiva. Fig 1 Microscópio composto.

2 Fig 2 Formação da imagem no microscópio composto. O aumento linear transversal A do microscópio é dado por: i2 i2 A = A = o o i1 i1 mas i1 o i2 = Aobj e = Aoc i1 Logo A = A obj A oc Assim, o aumento linear transversal A do microscópio composto é dado pelo produto dos aumentos lineares transversais da objetiva e da ocular.

3 Luneta Astronômica É um instrumento óptico de aproximação, sendo constituído essencialmente de duas lentes convergentes dispostas coaxialmente: a objetiva e a ocular. A distância focal da objetiva é da ordem de metros, e da ocular, da ordem de centímetros. Fig 3 Luneta astronômica. Fig 4 Formação da imagem na luneta astronômica. Telescópios Os telescópios diferem das lunetas pela substituição da lente objetiva por um espelho parabólico côncavo. A vantagem desses aparelhos é que os espelhos parabólicos apresentam menos defeitos (aberrações) que as lentes. Na atualidade, os grandes laboratórios preferem utilizar telescópios em vez de lunetas.

4 Por vezes, a luneta é denominada telescópio de refração, reservando-se o termo telescópio de reflexão para o telescópio propriamente dito. Fig 5 Telescópio refletor. Binóculos O binóculo é um instrumento óptico de aproximação, constituído de duas lunetas, cada uma delas com lentes objetiva e ocular e um par de prismas de reflexão total. Os prismas são dispostos com suas arestas ortogonais e com as faces hipotenusas paralelas. Fig 6 Binóculo.

5 Fig 7 Formação da imagem em um binóculo. A ÓPTICA DA VISÃO O olho humano O globo ocular humano é um sistema óptico bastante complexo constituído por diversos elementos e vários meios transparentes. Alguns elementos têm funções ópticas e outras garantem sustentação mecânica, proteção, etc. Na Fig. 8 temos, em corte esquemático, os principais elementos que constituem o globo ocular humano. Fig 8 Corte esquemático de um globo ocular.

6 O funcionamento do globo ocular assemelha-se ao de uma câmara fotográfica (Fig. 9). A objetiva L conjuga de um objeto real uma imagem real e invertida no fundo do olho sobre uma película sensível que é a retina. A entrada de luz no olho é controlada pela íris, cujo orifício central, a pupila, tem diâmetro variável, funcionando como o diafragma de uma câmara fotográfica. Fig 9 Formação da imagem num globo ocular. A grande diferença entre uma máquina fotográfica e o globo ocular, sob o ponto de vista óptico, reside na focalização da imagem. A focalização da imagem em uma máquina fotográfica é obtida com a movimentação da lente objetiva de modo a fazer com que a imagem seja projetada sobre o filme. Diferentemente de uma máquina fotográfica, a focalização da imagem no globo ocular é um mecanismo muito mais complexo e é obtida com auxílio dos músculos ciliares, e tal processo é conhecido como acomodação visual. No globo ocular a focalização da imagem sobre a retina é obtida à custa de uma variação da distância focal do cristalino pela ação dos músculos ciliares.

7 Ponto remoto (PR) e ponto próximo (PP) O ponto mais afastado que o olho vê com nitidez, estando os músculos ciliares relaxados é denominado ponto remoto (PR). Nessas condições, o cristalino está com máxima distância focal (Fig. 10). Fig 10 Objeto no infinito: o olho não realiza nenhum esforço de acomodação. À medida que o objeto se aproxima, os músculos ciliares vão se contraindo, diminuindo a distância focal da lente L. Quando o objeto estiver a 25 cm do olho (distância mínima de visão distinta convenção), posição conhecida como ponto próximo (PP), os músculos estarão em sua máxima contração, realizando esforço máximo de acomodação (Fig. 11). A lente L apresenta distância focal mínima. Fig 11 Objeto no ponto próximo: o olho realiza esforço máximo de acomodação.

8 Defeitos da visão Um olho é dioptricamente normal (emétrope) quando pode receber sobre a retina as imagens de objetos situados desde o ponto remoto, infinitamente afastado (obs.: para as dimensões consideradas do globo ocular uma distância de 10 m já é considerada muito grande), até o ponto próximo, a 25 cm do olho. Qualquer alteração neste intervalo de visão distinta recebe o nome ametropia. A) Miopia A miopia é um defeito da visão que consiste em um alongamento do globo ocular ou em uma excessiva vergência do cristalino. O míope não enxerga bem de longe (Fig. 12). Fig 12 (a) olho míope

9 Para que o míope possa enxergar objetos distantes, deve-se diminuir a vergência de seu cristalino. Isto se consegue com o uso de lentes divergentes. Fig 12 (b) correção da miopia. B) Hipermetropia A hipermetropia é um defeito da visão que consiste em um encurtamento do globo ocular ou em uma fraca vergência do cristalino. O hipermétrope não enxerga bem de perto (Fig. 13). Fig 13 (a) olho hipermétrope

10 Para que o hipermétrope possa enxergar nitidamente, deve-se aumentar a vergência de seu cristalino. Isto se consegue com o uso de lentes convergentes. Fig 13 (b) correção da hipermetropia. C) Presbiopia Vista cansada => Com o envelhecimento o cristalino perde a capacidade de acomodação; A pessoa presbíope não enxerga bem de perto. Da mesma forma que na hipermetropia a correção se faz com o uso de lentes convergentes.

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