FÍSICA B Aula 17 Seus Óculos. Página 232
INTRODUÇÃO Na aula de hoje, estudaremos os defeitos da visão e os tipos de lentes indicadas para correção destes defeitos. Para isso, estudaremos primeiramente como se forma uma imagem de um objeto observado por nossos olhos, que é enviada através de sinais elétricos para nosso cérebro, fazendo com que possamos enxergar os objetos. Começaremos tentando entender então como funciona o olho humano.
LENTES ESFÉRICAS Lentes esféricas são instrumentos ópticos feitos de materiais transparentes e de refringência diferente do meio, podendo ser mais ou menos refringente que ele. Possuem duas faces, sendo uma delas obrigatoriamente esférica e a outra podendo ser esférica ou plana. Lente Convergente: Tende a convergir (fechar) o feixe de luz incidente sobre ela. Lente Divergente: Tende a divergir (abrir) o feixe de luz incidente sobre ela.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO Observe a figura a seguir, com a foto de um olho humano, seguida de uma ilustração que representam as estruturas que o compõe.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO Como sabemos, para que possamos enxergar um objeto ele deve emitir luz. Quando essa luz atinge nossos olhos atravessa algumas estruturas transparentes (córnea, humor aquoso, o cristalino e o humor vítreo) sofrendo refração ao passar de uma para outra, até atingir a retina, a estrutura onde se forma a imagem.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO Na retina estão localizadas células especializadas em captar a luz e transformar as informações recebidas através da luz em um sinal elétrico, enviado para o cérebro, o que faz com que enxerguemos os objetos. Essas células são chamadas cones e bastonetes. A retina humana contém cerca de 125 milhões de bastonetes e 7 milhões de cones.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO Observe na figura a seguir um esquema simplificado da imagem de um objeto se formando na retina. Observe também uma imagem ampliada dos cones e bastonetes.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO Como já dito, antes de atingir a córnea, a luz que parte de um objeto atravessa várias estruturas do que compõe o chamado sistema óptico do olho, sofrendo refração ao passar de uma para a outra. Observe na tabela abaixo, os índices de refração para cada uma das estruturas.
O OLHO HUMANO E O PROCESSO DA VISÃO O comportamento óptico do sistema óptico do olho humano é equivalente ao comportamento de uma lente esférica (que será objeto de estudo em nossas próximas aulas), portanto para fins de estudos trocaremos o sistema óptico por uma dessas lentes e o chamaremos de olho reduzido, ilustrado na figura abaixo.
AMETROPIAS E DEFEITOS NA VISÃO Agora que já sabemos como se formam as imagens dos objetos dentro de nossos olhos, podemos entender melhor, os defeitos da visão, corrigidos pelo uso dos óculos. Nem sempre o sistema óptico de um olho ou seu tamanho apresentam adequação. É o que provoca os defeitos na visão. Dois desses defeitos, também chamados de ametropias são a hipermetropia e a miopia.
HIPERMETROPIA Na hipermetropia, o sistema óptico é pouco convergente para o tamanho do olho. Consequentemente a imagem do objeto observado se forma depois da retina. Veja a figura abaixo:
HIPERMETROPIA Em geral, esse defeito ocorre porque o olho é encurtado, embora existam pessoas que tem esse defeito na visão que possuem olhos de tamanho normal, mas cujo sistema óptico é inadequado. Como nessa ametropia, o sistema óptico é pouco convergente, para corrigi-la recomendam-se lentes esféricas convergentes.
HIPERMETROPIA Observe a figura a seguir: Na figura, os raios de luz desenhados na cor azul representam o caminho percorrido pela luz após atravessar a lente convergente. Repare que esses raios de luz incidem perfeitamente na retina.
MIOPIA Na miopia, o sistema óptico é excessivamente convergente para o tamanho do olho, e consequentemente, a imagem do objeto se forma antes da retina. Veja a figura abaixo:
MIOPIA Em geral o olho é alongado, embora haja pessoas com miopia com o olho de tamanho normal, mas cujo sistema óptico é inadequado. Como o sistema óptico do olho é muito convergente, para a correção dessa ametropia, recomendam-se lentes esféricas divergentes.
MIOPIA Observe a figura a seguir: Na figura, os raios de luz desenhados na cor azul representam o caminho percorrido pela luz após atravessar a lente divergente. Repare que esses raios de luz incidem perfeitamente na retina.
FÍSICA B Aula 17 Seus Óculos. Exercícios de Aula - Página 232
EXERCÍCIOS DE AULA Exercício 1 (a) Se a imagem é projetada, só pode ser uma imagem real, pois imagens reais são sempre projetáveis. (b) Para o personagem se tornar invisível, o índice de refração de suas células deve ser igual ao do ar, ou seja, praticamente 1. (c) Como a luz não sofrerá refração nas estruturas transparentes do olho nem será absorvida pela retina, e o personagem então perderá a capacidade de ver.
EXERCÍCIOS DE AULA Exercício 2 Lente Convergente feixe cônico convergente. Lente Divergente feixe cônico divergente. Em um feixe de luz cilíndrico, temos os raios de luz se propagando paralelamente. Ao passar por uma lente convergente, têm sua trajetória alterada, convergindo para um ponto (feixe convergente). Já no caso de uma lente divergente, a luz têm sua trajetória alterada, divergindo de um ponto (feixe divergente).
EXERCÍCIOS DE AULA Exercício 3 A lente esférica equivalente ao sistema óptico do olho humano é uma lente convergente, pois os raios de luz convergem para um ponto formando a imagem na retina.
EXERCÍCIOS DE AULA Exercício 4 Lentes Convergentes. Pessoas com hipermetropia, possuem um sistema óptico pouco convergente, por isso a imagem se forma atrás da retina, para corrigir esse problema, é recomendado o uso de lentes convergentes.
EXERCÍCIOS DE AULA Exercício 5 Lentes Divergentes. Pessoas com miopia, têm um sistema óptico excessivamente convergente, e por isso, a imagem se forma antes da retina. Para corrigir este problema então, é recomendado o uso de lentes divergentes.