ˆ distinguir lentes convergentes de lentes divergentes; ˆ conhecer o comportamento da luz quando incide em lentes convergentes e divergentes;

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1 Aula nº6 1 Sumário Lentes convergentes e divergentes. Miopia e hipermetropia. Estudo do olho humano. 2 Objectivos especícos ˆ Denir lente; ˆ distinguir lentes convergentes de lentes divergentes; ˆ conhecer o comportamento da luz quando incide em lentes convergentes e divergentes; ˆ denir foco e distância focal; ˆ identicar, para casos concretos, o foco e a distância focal; ˆ calcular a vergência de uma lente; ˆ identicar e distinguir imagens reais de virtuais, associando-as ao tipo de lente correspondente; ˆ identicar o cristalino como uma lente convergente; ˆ localizar no olho humano a pupila, a íris, o cristalino, a retina, a córnea, o nervo óptico e o humor vítreo; ˆ conhecer as funções principais da pupila, íris, cristalino, retina, córnea, nervo óptico e humor vítreo no processo de visão; ˆ identicar a retina como o constituinte do olho onde se forma a imagem; ˆ reconhecer que só existe imagem se estivermos perante um espelho ou uma lente; ˆ conhecer e explicar em que consiste a Miopia e a Hipermetropia, bem como a forma de as corrigir. 1 FCUP-2010

2 3 Vocabulário/Conteúdos ˆ Lente ˆ Lentes côncavas/convexas ˆ Foco ˆ Distância focal ˆ Potência focal/vergência ˆ Pupila ˆ Íris ˆ Cristalino ˆ Retina ˆ Fóvea ˆ Cones ˆ Bastonetes ˆ Córnea ˆ Esclerótica ˆ Humor vítreo ˆ Miopia ˆ Hipermetropia 4 Material ˆ 3 Lentes convergentes (magnéticas) ˆ 3 Lentes divergentes (magnéticas) ˆ Esquema do olho humano (papel) ˆ Régua ˆ Vela ˆ Ímanes 2 FCUP-2010

3 ˆ Cartão preto ˆ 2 Fontes de luz ˆ Lente + 5D ˆ Ecrã (folha branca) ˆ Fósforos ˆ Fios de ligação ˆ Fonte de alimentação ˆ Fonte de luz com feixe de raios paralelos 5 Planicação da aula ˆ O professor inicia a aula, mostrando aos alunos várias lentes e questiona: O que é uma lente? Os alunos deverão concluir que são objectos de material transparente (em geral vidro ou plástico), que têm pelo menos uma superfície curva. Os alunos registam no caderno esta informação. ˆ O professor mostra as lentes côncavas e refere que são lentes que fazem divergir os raios de luz. Também se designam de lentes de bordos largos (ou espessos) porque têm as extremidades mais grossas do que a parte central. Já as lentes convexas fazem convergir os raios de luz e são designadas de lentes de bordos delgados porque têm as extremidades mais nas do que a parte central. No quadro, o professor faz a demonstração experimental deste tipo de lentes. ˆ Os alunos devem passar para o caderno as imagens que o professor demonstra. Assim, Lentes côncavas/ divergentes (ou de bordos largos): são lentes que fazem divergir os raios de luz Lentes convexas/convergentes (ou de bordos delgados) fazem convergir os raios de luz. ˆ O professor pode mostrar algumas lentes aos alunos e pedir para que estes as classiquem. 3 FCUP-2010

4 ˆ As imagens anteriores podem servir de base para a exploração do conceito de foco e distância focal. Assim, nas lentes convexas, o professor deve referir que quando os raios incidentes (paralelos ao eixo óptico) passam pela lente, são refractados e convergem num ponto chamado foco que se representa por F. A distância entre o foco e o centro da lente designa-se por distância focal e representa-se por f. O professor faz a respectiva legenda no quadro. ˆ No caso das lentes divergentes ou côncavas, o foco é formado pelo prolongamento dos raios de luz e não pelos próprios raios de luz, pelo que se trata de um foco virtual, pelo facto dos raios de luz não se cruzarem na realidade. Assim, o foco da lente convergente é real e de uma lente divergente é virtual. O professor faz a respectiva legenda no quadro. ˆ O professor deverá explicar os conceitos anteriores ao mesmo tempo que faz as respectivas demonstrações para cada tipo de lente. ˆ O professor explica que cada tipo de lente apresenta uma distância diferente do centro ao foco da lente. Os oftalmologistas usam uma grandeza chamada vergência de uma lente ou potência focal (V ) para indicarem se uma lente é muito forte ou não. Assim, quanto maior é a vergência de uma lente, mais forte ela é, o que signica que menor é a distância focal. Exprime-se em dioptrias (símbolo D) e está relacionada com a distância focal (f ) em metros. A expressão matemática que a traduz é dada por: V = 1 f ˆ De acordo com a expressão anterior, uma lente convergente com uma dioptria é aquela que tem um metro de distância focal, isto é, faz convergir os raios incidentes à distância de um metro da lente. Por convenção, designou-se que: A vergência de uma lente convergente é positiva (+). A vergência de uma lente divergente é negativa (-). ˆ O professor pede para os alunos realizarem o exercício 1 da Ficha de Trabalho nº2. ˆ O professor faz uma breve viagem ao olho humano com o acetato 3: Olho humano e deve fazer explicar os seguintes constituintes: Córnea Membrana transparente, protectora que tem a tarefa de concentrar grande parte da luz (é a primeira lente do olho). 4 FCUP-2010

5 Íris Zona colorida do olho que controla o tamanho da pupila e a quantidade de luz que penetra nos olhos, expandindo-se quando entra muita luz ou contraindo-se quando a luz é insucente. Pupila Está situada atrás da córnea e no centro da íris. Quando a íris se contrai a pupila aumenta e quando a íris relaxa, a pupila diminui. Cristalino Situa-se por detrás da pupila e da íris, é uma lente convergente, mas não é uma lente rígida, é adaptável podendo variar a distância focal. É responsável pela formação da imagem na retina. Retina É a parte dos olhos sensível à luz, local onde se forma a imagem. O seu tamanho varia com a quantidade de luz e é constituída por bras nervosas que terminam em dois tipos de células, os cones e os bastonetes. Fóvea Devido à elevada concentração de cones nesta zona da retina, a fóvea é o local de maior precisão visual e melhor visão das cores. Cones e bastonetes Estas células, quando recebem luz, produzem impulsos eléctricos que são enviados ao cérebro através do nervo óptico. Só os cones são sensíveis às cores. Esclerótica Membrana protectora, dura e branca onde se aloja o globo ocular (que possui um diâmetro de aproximadamente 2,5 cm) e é a parte branca do olho. Humor vítreo É uma substância gelationa transparente que preenche o espaço entre a retina e o cristalino, fazendo com que o olho se mantenha rme e ao mesmo tempo elástico. ˆ O professor informa que a retina transforma a luz em sinais eléctricos, que são enviados ao cérebro pelo nervo óptico. É na retina que se projecta a imagem. Os raios luminosos entram no nosso olho através da córnea, depois passam pela pupila, atravessando o cristalino e o humor vítreo e refractam-se para que se produza uma imagem na retina. Esta imagem é conduzida ao cérebro pelo nervo óptico. ˆ O professor refere que, quando um dos constituintes do olho não funciona correctamente, podem aparecer algumas doenças, como por exemplo a MIOPIA e a HIPERMETROPIA. 5 FCUP-2010

6 ˆ Miopia ocorre quando o feixe de raios luminosos converge à frente da retina, quando atravessa o cristalino. Normalmente traduz-se na diculdade em ver ao longe e corrige-se com uma lente divergente. ˆ Hipermetropia ocorre quando o feixe de raios luminosos se cruza atrás da retina, após atravessar o cristalino. Normalmente traduz-se na diculdade em ver ao perto e corrige-se com lentes convergentes. ˆ O professor pede a um aluno para este simular, no quadro, com o material disponível estas doenças. O aluno prende o desenho do olho no quadro com ímanes, coloca no cristalino uma lente convergente e naliza a simulação. Posteriormente, o o professor analisa com os alunos o que se pode fazer (em termos de lentes para as corrigir). No nal, sintetiza esta informação com o acetato 4: Doenças da visão. ˆ Para casa, os alunos terão que resolver o exercício nº2, nº3 e nº4 da Ficha de Trabalho nº2. ˆ Os alunos realizam a Actividade Laboratorial nº5. ˆ Na estação experimental nº4, o professor deverá ter especial atenção aos seguintes factos: 1. Os alunos não associam a presença da lente à formação da imagem. 2. Se metade da lente for tapada, a imagem continua intacta e apenas o seu brilho diminui porque a luz é emitida por todos os pontos do objecto e em todas as direcções e passa por todas as partes da lente. 3. A imagem é formada no ecrã e não na lente. 4. Os alunos não assumem que a luz emitida/reectida por um ponto se propaga em todas as direcções. 5. É preciso um alvo para a formação de imagens reais. Se não houver ecrã, não há formação de imagens reais. Os raios de luz provenientes da lente intersectam-se mas é necessário um ecrã para difundir a luz que chega a cada ponto, de forma à imagem ser visível. 6 Avaliação dos alunos ˆ Actividade Laboratorial nº5 6 FCUP-2010

7 7 Registos no quadro ˆ Lentes: objectos de material transparente (em geral vidro ou plástico), que têm pelo menos uma superfície curva. ˆ Lentes côncavas/ divergentes (ou de bordos largos): são lentes que fazem divergir os raios de luz ˆ Lentes convexas/covergentes (ou de bordos delgados) fazem convergir os raios de luz. V = 1 f ˆ Miopia ocorre quando o feixe de raios luminosos converge à frente da retina, quando atravessa o cristalino. Normalmente traduz-se na diculdade em ver ao longe e corrige-se com lentes divergentes. ˆ Hipermetropia ocorre quando o feixe de raios luminosos se cruza atrás da retina, após atravessar o cristalino. Normalmente traduz-se na diculdade em ver ao perto e corrige-se com lentes convergentes. 8 Anexos ˆ Ficha de Trabalho nº2 ˆ Acetato 3: Olho humano ˆ Acetato 4: Doenças da visão ˆ Olho humano 9 Avaliação da aula (O professor deverá fazer uma breve análise da aula, comentando as estratégias que lhe pareceram que permitiram uma melhor aquisição de conhecimento e aprendizgem por parte dos alunos e, pelo contrário, aquelas que lhe parece menos favoráveis. Poderá e deverá igualmente comentar a aula na sua globalidade.) 7 FCUP-2010