COLÉGIO PREVEST ÓPTICA GEOMÉTRICA LENTES E ÓPTICA DA VISÃO DISCIPLINA FÍSICA PROFESSOR PAULO SÉRGIO

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1 COLÉGIO PREVEST ÓPTICA GEOMÉTRICA LENTES E ÓPTICA DA VISÃO DISCIPLINA FÍSICA PROFESSOR PAULO SÉRGIO 01 - (ENEM/2015) Entre os anos de 1028 e 1038, Alhazen (Ibn al-haytham; d.c.) escreveu sua principal obra, o Livro da Óptica, que, com base em experimentos, explicava o funcionamento da visão e outros aspectos da ótica, por exemplo, o funcionamento da câmara escura. O livro foi traduzido e incorporado aos conhecimentos científicos ocidentais pelos europeus. Na figura, retirada dessa obra, é representada a imagem invertida de edificações em um tecido utilizado como anteparo. pode enxergar nitidamente, que corresponde à distância focal da lente. A vergência (V) de uma lente é numericamente igual ao inverso da distância focal (f), dada em metros (V = 1/f). A vergência é medida em dioptria (di), comumente denominada de graus de uma lente. Se a distância máxima a que o indivíduo míope enxerga nitidamente for 50 cm, para corrigir o problema, o oftalmologista receitará lentes de vergência a) 2,00 di.b) 0,02 di.c)0,02 di. d)0,20 di. e) 2,00 di (UFG GO/2014) Ao realizar exames oftamológicos, em um ambiente pouco iluminado, os jovens J1 e J2 descobriram que o diâmetro do corpo vítreo de seus olhos é de 18 mm. Nesse exame, descobriu-se que, para J1, as imagens dos objetos são formadas 13 mm após o cristalino, enquanto, para J2, o diagnóstico atestou que ele não visualiza nitidamente objetos a 25 cm do olho. Conforme o exposto, quais são, respectivamente, os tipos de lentes corretivas que J1 e J2 devem utilizar e quais células responderam mais eficientemente ao estímulo luminoso? a) Divergente e convergente, e bastonetes na córnea. b) Divergente e divergente, e bastonetes na retina. c) Convergente e divergente, e cones na córnea. d) Divergente e divergente, e cones na retina. e) Divergente e convergente, e bastonetes na retina. Se fizermos uma analogia entre a ilustração e o olho humano, o tecido corresponde ao(à) a)íris. b) retina. c) pupila. d)córnea. e)cristalino (ENEM/2015) O avanço tecnológico da medicina propicia o desenvolvimento de tratamento para diversas doenças, como as relacionadas à visão. As correções que utilizam laser para o tratamento da miopia são consideradas seguras até 12 dioptrias, dependendo da espessura e curvatura da córnea. Para valores de dioptria superiores a esse, o implante de lentes intraoculares é mais indicado. Essas lentes, conhecidas como lentes fácicas (LF), são implantadas junto à córnea, antecedendo o cristalino (C), sem que esse precise ser removido, formando a imagem correta sobre a retina (R). O comportamento de um feixe de luz incidindo no olho que possui um implante de lentes fácicas para correção do problema de visão apresentado é esquematizado por a) b) c) d) e) 03 - (ENEM/2011) Indivíduos míopes têm dificuldade de enxergar objetos distantes. Para correção desse problema com lentes, o oftalmologista deve medir a distância máxima que o indivíduo 05 - (IFGO/2015) As lentes delgadas são muito utilizadas no nosso cotidiano em faróis, lentes de óculos, lupas, binóculos, microscópios e no nosso próprio olho. Elas são classificadas, em relação ao seu comportamento óptico, essencialmente em convergentes e divergentes. Sobre tal comportamento e utilização dessas lentes, é correto afirmar que a) as lentes delgadas utilizadas nas lupas são chamadas de divergentes. b) uma pessoa com miopia pode utilizar-se corretamente de uma lente convergente para corrigir sua deficiência visual. c) os hipermetropes ou hiperopes têm dificuldade de enxergar com nitidez objetos distantes dos seus olhos. d) as lentes de bordas finas, independentemente do meio onde se encontram, sempre se comportam como lentes convergentes. e) as lentes divergentes sempre conjugam imagens virtuais, direitas e menores de um objeto real (PUC GO/2014) E agora, diante de outro espelho, o do banheiro dos professores, ele respirava fundo, na esperança de que o ar purificasse suas veias, eliminando a sensação de vertigem e o resto todo. Mas a preocupação com a queda tornava-a ainda mais iminente e ele pensou em sair dali de fininho, pegar o carro e ir enfiar-se na cama. Mas lhe faltava a audácia para fugir. Porque, de um lado, havia os alunos já aguardando na sala e, do outro, um chefe de departamento que o encarava com a desconfiança dos acadêmicos diante dos empíricos, para se aplicar um rótulo bonitinho àqueles que fazem da imaginação e da fantasia uma realidade palpável, sua forma de ganhar o pão, o vinho e

2 coisinhas mais, seja transmutando essas realidades da imaginação em peças escritas, seja ministrando-as a discípulos indefesos. Aqueles, enfim, os empíricos, que são capazes de tirar ovos de uma cartola, e trevas, para atravessá-las com raios de luz. (SANT ANNA, Sérgio. Breve história do espírito. São Paulo: Companhia das Letras p. 63.) O texto faz alusão a espelho, no primeiro parágrafo e a raios de luz, no segundo. De acordo com a óptica, pode-se afirmar que: I. Se, ao colocarmos um objeto com uma altura de 10 cm perpendicular ao eixo principal de um espelho esférico e a 15 cm de seu vértice, tivermos uma imagem direita e com uma altura de 2 cm, podemos afirmar que esse espelho é côncavo, de raio de 7,5 cm. II. Quando a luz incide perpendicularmente em um vidro homogêneo de uma janela, cerca de 10% dela são refletidos pela superfície; assim, 81% da luz são transmitidos através dessa vidraça. III. Uma lente de aumento ampliará menos quando for utilizada dentro d água do que no ar, pois a diferença de velocidades será menor entre o vidro e a água do que entre o vidro e o ar. Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância focal da lente utilizada pela pessoa, em centímetros, é igual a a)37,5. b)15,0. c) 22,5. d) 7,50. e) 30, (UFG GO/2013) Anableps, um animal aquático, possui a capacidade incomum de ver acima e abaixo da superfície da água simultaneamente. O seu olho é adaptado para essa finalidade e funciona como dois olhos em um único globo ocular, cujo corte transversal é mostrado a seguir. De acordo com os itens analisados, marque a alternativa que contém todas as proposições corretas: a)i e II b)i e III c) II e III d) I, II e III 07 - (UNESP/2014) Para observar uma pequena folha em detalhes, um estudante utiliza uma lente esférica convergente funcionando como lupa. Mantendo a lente na posição vertical e parada a 3 cm da folha, ele vê uma imagem virtual ampliada 2,5 vezes. Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss, a distância focal, em cm, da lente utilizada pelo estudante é igual a a)5. b)2.c)6. d)4. e) (FAMEMA SP/2016) Uma pessoa observa uma letra F impressa em uma folha de papel utilizando uma lente convergente como lupa, a qual é mantida em repouso, paralela à folha e a 10 cm dela. Nessa situação, as dimensões da imagem são três vezes maiores do que as da letra impressa, conforme mostra a figura. Que adaptação física ocorrida no olho desse animal aquático explica o fenômeno relatado? a) O achatamento da córnea. b) A duplicidade da córnea. c) A circularidade do cristalino. d) A curvatura da retina. e) O achatamento do cristalino (FCM PB/2015) Ao sair de uma consulta com seu oftalmologista, um paciente, de posse de sua prescrição, procura uma ótica de sua confiança e manda confeccionar seus óculos. O atendente disse que, com aquele grau, que teve um aumento considerável em relação ao exame anterior, as lentes ficariam muito espessas e que esteticamente não seria muito bom (vide lado direito da figura). No entanto, o atendente, ofereceu um novo tipo de lente que, apresentaria uma estética melhor, devido a sua espessura (vide lado esquerdo da figura).

3 O paciente, baseado em seus conhecimentos físicos adquiridos no ensino médio, pensou: a) a lente oferecida tem um alto índice de refração e, por esse motivo, posso aumentar os raios das superfícies esféricas, diminuindo suas espessuras. b) ele está me vendendo uma lente com raios menores, por isso ela é mais delgada. c) esse tipo de lente possui um índice de refração bem próximo de 1. Isso aumenta a vergência e diminui a espessura da lente. d) esse vendedor está mentindo pois, fisicamente, isso é impossível. e) isso não pode acontecer, pois esse tipo de lente só é fabricado para portadores de hipermetropia (UNIMONTES MG/2015) Um objeto de 6 cm de altura está colocado a 40 cm de uma lente divergente cuja distância focal é 40 cm. Marque a alternativa que apresenta, corretamente, a natureza da imagem, sua posição e seu tamanho, respectivamente. a) Imagem virtual, situada a 3 cm da lente e medindo 20 cm. b) Imagem real, situada a 20 cm da lente e medindo 3 cm. c) Imagem real, situada a 3 cm da lente e medindo 20 cm. d) Imagem virtual, situada a 20 cm da lente e medindo 3 cm (ESPCEX/2015) Um estudante foi ao oftalmologista, reclamando que, de perto, não enxergava bem. Depois de realizar o exame, o médico explicou que tal fato acontecia porque o ponto próximo da vista do rapaz estava a uma distância superior a 25 cm e que ele, para corrigir o problema, deveria usar óculos com lentes de 2,0 graus, isto é, lentes possuindo vergência de 2,0 dioptrias. Do exposto acima, pode-se concluir que o estudante deve usar lentes a) divergentes com 40 cm de distância focal. b) divergentes com 50 cm de distância focal. c) divergentes com 25 cm de distância focal. d) convergentes com 50 cm de distância focal. e) convergentes com 25 cm de distância focal. raios de luz que atravessam a lente é real, invertida e maior que o objeto. 16. sobre o foco principal objeto F de uma lente convergente, a imagem formada pelos raios de luz que atravessam a lente é real, direita e maior que o objeto (UFAL/2014) Câmaras fotográficas de aparelhos celular podem apresentar o chamado Foco Fixo. Esta característica é mais presente em aparelhos mais baratos e limita fotografar objetos posicionados à distâncias entre 1 e 2 metros da câmara. Para objetos fotografados a uma distância maior ou menor que esta, sua imagem apresenta-se ligeiramente borrada, é o que chamamos de fotografia desfocada. Esta limitação imposta pelo Foco Fixo na posição correta do objeto a ser fotografado ocorre devido a) ao pequeno diâmetro da lente nestas câmaras, que, ao permitir a passagem de pouca luz, impede a formação correta da imagem no interior da câmara. b) ao pequeno comprimento focal da lente, impedindo a formação de imagens de objetos fotografados a uma distância muito grande. c) às lentes destas câmaras que não se movimentam, impedindo o ajuste correto do ponto de formação da imagem dentro da câmara para objetos mais distantes ou mais próximos. d) à pequena extensão da câmara, permitindo a formação de imagens apenas para objetos posicionados a uma distância pequena em relação à câmara. e) ao alto índice de absorção das lentes, que, por serem de baixa qualidade, dificultam a formação da imagem no ponto correto da câmara (IFGO/2016) Um olho, em condições normais de funcionamento, consegue conjugar de um objeto real uma imagem nítida, real, invertida e menor que o objeto sobre a retina. A Figura 01 mostra a imagem de uma pessoa e as respectivas lentes que serão utilizadas para a confecção de óculos para corrigir suas ametropias. Na Figura 02, a imagem I é obtida com a utilização correta das lentes de correção, a imagem II e a imagem III representam reproduções das visões dos olhos sem a utilização das lentes (UEM PR/2014) Quando um objeto real, retilíneo e frontal AB é colocado no ar 01. defronte a uma lente divergente, a imagem formada pelos raios de luz que atravessam a lente é sempre virtual, direita e menor que o objeto. 02. além do ponto antiprincipal objeto C de uma lente convergente, a imagem formada pelos raios de luz que atravessam a lente é real, invertida e menor que o objeto. 04. sobre o ponto antiprincipal objeto C de uma lente convergente, a imagem formada pelos raios de luz que atravessam a lente é real, direita e menor que o objeto. 08. entre o ponto antiprincipal objeto C e o foco principal objeto F de uma lente convergente, a imagem formada pelos

4 Disponível em:< Acesso em: 25 out Entre as afirmativas abaixo, marque a que representa a relação correta. a) O olho esquerdo sofre de hipermetropia e o olho direito de miopia e a reprodução da visão desses olhos, sem correção, são respectivamente as imagens II e III. b) O olho esquerdo sofre de miopia e o olho direito de hipermetropia e a reprodução da visão desses olhos, sem correção, são respectivamente as imagens II e III. c) A imagem III é a reprodução da visão de uma pessoa hipermétrope, sem correção, e a lente que deve ser utilizada para sua devida correção é a disposta no olho direito. d) A lente utilizada para a correção visual do olho esquerdo da pessoa é divergente e a imagem vista por ele sem a lente de correção é a II. e) O olho direito da pessoa sofre de miopia e a imagem vista por ele sem a lente de correção é a II (ACAFE SC/2015) Em um consultório oftalmológico são observados dois irmãos gêmeos idênticos, X e Y, com apenas uma diferença: um deles tem miopia e o outro hipermetropia (figura a seguir). 08. Num meio opaco, a propagação da luz é de modo desordenado e irregular. 16. O arco íris é produzido na atmosfera pela refração e posterior reflexão da luz solar no interior de gotículas de chuva (ACAFE SC/2014) Um médico oftalmologista realizou uma cirurgia no globo ocular de dois pacientes (paciente A e paciente B), a fim de corrigir dois defeitos da visão. Para tanto, utiliza um método de cirurgia corretiva a Laser que possui maior precisão e eficiência. No paciente A o procedimento corrigiu o defeito e, com isso, o ponto remoto do olho foi colocado para mais longe. No paciente B houve a correção do defeito de tal modo que o ponto próximo foi trazido para mais perto do olho. Nesse sentido, marque com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas. ( ) O paciente A pode ter corrigido o defeito da hipermetropia. ( ) O paciente B utilizava uma lente convergente para corrigir seu defeito visual antes da cirurgia. ( ) A cirurgia no paciente A fez com que a imagem de um objeto, que se formava antes da retina, se forme exatamente sobre a retina. ( ) Antes da cirurgia a imagem de um objeto se formava atrás da retina no olho do paciente B. ( ) Uma das causas do defeito da visão do paciente A poderia ser por que seu globo ocular é achatado. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) F - V - V - V F b) F - F - V - V - V c) F - V - F - V V d) V - V - F - F - V Considerando a figura e o exposto acima e, sabendo que ambos usam os óculos corretos para suas deficiências, assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase a seguir. O gêmeo X tem e usa óculos com lentes, já o gêmeo Y tem e usa óculos com lentes. a) miopia / divergentes / hipermetropia / convergentes b) hipermetropia / convergentes / miopia / divergentes c) miopia / convergentes / hipermetropia / divergentes d) hipermetropia / divergentes / miopia / convergentes 17 - (UEPG PR/2015) Em relação aos fenômenos relacionados com a óptica, assinale o que for correto. 01. No eclipse do Sol, em relação aos observadores que estão na região dentro do cone de sombra, observa-se o eclipse total. 02. A correção da hipermetropia e da presbiopia para visão próxima é realizada pelo uso de lentes divergentes. 04. As miragens nos desertos podem ser explicadas pela diminuição do índice de refração do ar próximo ao solo, que está mais aquecido e menos denso que o ar em camadas superiores (Univag MT/2014) O olho míope pode apresentar o globo ocular comprido demais ou a córnea com curvatura exagerada não conseguindo focalizar na retina objetos distantes, a focalização ocorre antes da retina. A miopia pode ser corrigida por meio de lentes esféricas. Fazendo com que objetos localizados no infinito sejam projetados na retina. Um oftalmologista receita para um míope óculos de vergência 2 di (2 graus). É correto afirmar que as lentes utilizadas e a posição, em metros, do ponto remoto são, respectivamente, a) divergente e 0,75. b) convergente e 0,5. c) convergente e 0,75. d) divergente e 1,0. e) divergente e 0, (UFRN/2013) Durante uma consulta ao seu médico oftalmologista, um estudante obteve uma receita com as especificações dos óculos que ele deve usar para corrigir seus defeitos de visão. Os dados da receita estão apresentados no quadro abaixo.

5 Em suas aulas de física, ele havia aprendido como se formam as imagens no olho hipermétrope e no míope, as quais estão representadas nas Figuras I e II abaixo. Um olho míope tem maior excentricidade no globo ocular, de tal forma que as imagens são formadas antes da retina. Para se corrigir um olho míope, empregando-se uma lente de raio de curvatura igual a 0,4 m, devem ser usadas a) lentes divergentes cujo módulo de dioptria seja 1,0. b) lentes divergentes cujo módulo de dioptria seja 5,0. c) lentes convergentes cujo módulo de dioptria seja 4,0. d) lentes divergentes cujo módulo de dioptria seja 3,0. e) lentes convergentes cujo módulo de dioptria seja 2,0. Sabendo que a dioptria, D, popularmente conhecida como grau da lente, é determinada pelo inverso da distância focal 1 f(m), medida em metros, isto é, D, f (m) é correto afirmar que o estudante é a) hipermétrope, e as lentes de seus óculos devem ter distância focal igual a 0,5 m. b) hipermétrope, e as lentes de seus óculos devem ter distância focal igual a 2,0 m. c) míope, e as lentes de seus óculos devem ter distância focal igual a 0,5 m. d) míope, e as lentes de seus óculos devem ter distância focal igual a 2,0 m (UFSC/2013) Fazendo uma análise simplificada do olho humano, pode-se compará-lo a uma câmara escura. Fazendo uma análise cuidadosa, ele é mais sofisticado que uma câmera fotográfica ou filmadora. A maneira como o olho controla a entrada de luz e trabalha para focalizar a imagem para que ela seja formada com nitidez na retina é algo espetacular. A figura abaixo apresenta, de maneira esquemática, a estrutura do olho humano e a forma pela qual a luz que parte de um objeto chega à retina para ter a sua imagem formada. Na tabela abaixo, é apresentado o índice de refração de cada uma das partes do olho (UEG GO/2013) O olho humano é um órgão complexo composto por um sistema de lentes convergentes, cujas mais importantes são a córnea e o cristalino. Sobre o mecanismo de funcionamento e deficiências do olho, baseado nestas lentes, verifica-se que a) na miopia a córnea torna-se excessivamente plana, o que dificulta a identificação de objetos distantes. b) na presbiopia o cristalino torna-se mais flexível, dificultando a acomodação adequada e a identificação de objetos próximos. c) na hipermetropia o formato achatado do cristalino faz com que a imagem de um determinado objeto seja formada atrás da retina. d) no astigmatismo uma pessoa tem deformações nas curvaturas da córnea, o que leva a apenas uma visão ruim em diversas direções (ESCS DF/2013) O olho é um dos principais órgãos sensoriais do ser humano. Ele é composto por um conjunto complexo de meios transparentes, regiões fotossensíveis e nervos. Para entender o olho do ponto de vista puramente físico, criou-se o modelo do olho reduzido, em que o olho é considerado como uma lente convergente com distância focal variável. Algumas definições foram criadas para representar os limites do olho humano. O ponto máximo representa a maior distância da lente em que o olho é capaz de enxergar. O ponto mínimo representa a menor distância em que o olho consegue enxergar (em torno de 25 cm). Disponível em: < [Adaptado] Acesso em: 18 jul Com base no exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A imagem do objeto formada na retina é real, invertida e menor, o que nos leva a afirmar que o cristalino é uma lente de comportamento convergente. 02. A velocidade da luz, ao passar pelas partes do olho, é maior no humor aquoso e no humor vítreo. 04. O fenômeno da refração da luz é garantido pelo desvio da trajetória da luz, sendo mantidas constantes todas as outras características da luz. 08. A refração da luz só ocorre no cristalino, cujo índice de refração é diferente do índice de refração do humor aquoso e do humor vítreo. 16. A miopia é um problema de visão caracterizado pela formação da imagem antes da retina, sendo corrigido com uma lente de comportamento divergente. 32. A presbiopia, popularmente chamada de vista cansada, é um problema de visão similar à hipermetropia, sendo corrigido com uma lente de comportamento convergente.

6 64. A hipermetropia é um problema de visão caracterizado pela formação da imagem depois da retina, sendo corrigido com uma lente de comportamento divergente (PUC SP/2012) O globo ocular humano, com cerca de 25 milímetros de diâmetro, é o responsável pela captação da luz refletida pelos objetos à nossa volta. O olho humano é um órgão da visão, no qual uma imagem óptica do mundo externo é produzida, transformada em impulsos nervosos e conduzida ao cérebro pelo nervo óptico. O olho humano basicamente se restringe a duas lentes convergentes de alto poder refrativo: a córnea, com aproximadamente 2,3cm de distância focal, e o cristalino, com aproximadamente 7,1cm de distância focal. Considerando esses valores como médios, uma vez que podem variar de pessoa para pessoa, podemos calcular que a córnea e o cristalino, respectivamente, possuem aproximadamente Disponível em: < Instrumentosoticos/imagens/olho_reduzido.jpg>. Acesso em: 20 abr a) A distância focal será de 12,2 mm. Será real e invertida. b) A distância focal será de 13,3 mm. Será virtual e direita. c) A distância focal será de 14,1 mm. Será real e invertida. d) A distância focal será de 15,0 mm. Será real e direita. e) A distância focal será de 15,0 mm. Será real e invertida. GABARITO: a) +0,43 dioptrias e +0,14 dioptrias. b) +4,3 dioptrias e 1,4 dioptrias. c) +43 dioptrias e +14 dioptrias. d) 4,3 dioptrias e 1,4 dioptrias. e) 43 dioptrias e 14 dioptrias (UPE/2012) Um olho de uma pessoa pode ver nitidamente objetos situados desde o infinito, que é o ponto remoto, até 20 cm, que é o ponto próximo. Qual a amplitude de acomodação visual de sua vista, isto é, a variação da vergência de seu cristalino, quando o objeto se movimenta entre o ponto próximo e o ponto remoto? 1) Gab: B 2) Gab: B 3) Gab: A 4) Gab: E 5) Gab: E 6) Gab: C 7) Gab: A 8) Gab: B 9) Gab: E 10) Gab: A 11) Gab: D 12) Gab: D 13) Gab: 11 14) Gab: C 15) Gab: E 16) Gab: A 17) Gab: 21 18) Gab: A 19) Gab: E 20) Gab: A 21) Gab: C 22) Gab: B 23) Gab: 51 24) Gab: C 25) Gab: D 26) Gab: C a)0,05 di. b)20 di. c)0,20 di. d)5 di. e)infinita (UFJF MG/2012) O olho humano é uma estrutura biológica bem complexa, mas seu funcionamento pode ser entendido com base em conceitos de óptica geométrica. Em uma representação esquemática simplificada da estrutura do olho, como mostrado na figura abaixo, é indicado que a imagem forma-se sobre a retina a 15 mm do centro do cristalino, que é considerado como uma lente convergente. Considerando-se que um objeto encontra-se a 25 cm de distância do olho, qual será a distância focal da lente convergente do cristalino para que a imagem se forme sobre a retina? A imagem será direita ou invertida? A imagem será real ou virtual? Assinale a afirmativa CORRETA.