Como Vemos as Coisas? Uma proposta para o ensino de Óptica e Visão no Ensino Fundamental Valéria Rangel Soares
Uma pergunta antiga que desde a Antiguidade despertou a curiosidade do homem. Como Vemos as Coisas? Você já pensou sobre isso? Que tal pensarmos juntos agora?
Como vemos as coisas? Atividade em grupo: Um tempo para conversar com os colegas sobre essa questão. www.mariaaprendizdemaestra.blogspot.com Não esqueçam de registrar as ideias e escolher o relator do grupo..
É notável a relação entre os Olhos e o sentido da Visão. Mas estar de olhos abertos é suficiente para enxergar as coisas? No dia-a-dia, é fácil comprovar que de olhos fechados não enxergamos nada.
Imagine-se num lugar completamente escuro. Apague as luzes na sua imaginação. O que se pode ver nessa condição?
Tampe o orifício da tampa da caixa com uma moeda. Olhe através do orifício lateral e descubra o que há no seu interior (Figura 1). Figura 1 Retire a moeda. Se o ambiente estiver pouco iluminado, aproxime uma lanterna desse orifício e observe-a novamente através do orifício lateral. O que há no interior da caixa? (Figura 2). Figura 2
Concluindo... É impossível a visão sem luz. Não se pode ver nada mesmo, ainda que os olhos sejam saudáveis. Mas a necessidade de luz para a visão nem sempre foi reconhecida pelos estudiosos.
Um pouco de história sobre a visão....antes mesmo da era cristã, os egípcios fabricavam espelhos e chineses faziam jogos com sombras. Nessa época, viveram pensadores gregos, os filósofos. Aristóteles, Demócrito e Platão foram alguns desses estudiosos que tentaram explicar a visão.
Principais Ideias sobre a Visão
Fonte: www.brasilescola.com 384 a.c. 322 a.c Aristóteles era um dos que achavam que dos olhos saíam filamentos que tocavam os objetos e produziam a sensação da visão.
Como Demócrito, havia os que acreditavam que minúsculas réplicas dos objetos entravam nos nossos olhos, produzindo a sensação da visão. Fonte: www.brasilescola.com 460 a.c. 370 a.c
Fonte: www.brasilescola.com 428 a.c. 348 a.c Ainda outros, como Platão, explicavam que os olhos e os objetos emitiam uma espécie de fogo. Para eles, o encontro entre esses fogos produzia a sensação da visão e isso só seria possível na presença de luz.
Não consideravam a luz em suas explicações Reconheciam a relação entre luz e visão. Mas usavam a ideia de fogo visual, que julgavam existir na época. Na verdade, nenhum desses modelos explicava satisfatoriamente a visão.
A Evolução das Ideias Conhecimentos Novos conhecimentos Confirmação de ideias Mudanças de ideias Substituição de ideias A ciência é assim... O conhecimento é assim... Eles podem evoluir.
Estudando O Olho A Luz Compreensão da Sensibiliza o olho V I S Ã O
O Olho por fora Esclera parte branca do olho. Pálpebra superior e inferior e cílios. Proteção. Íris disco colorido do olho. Pupila abertura na íris Controla a quantidade de luz que entra no olho. Córnea Membrana transparente localizada na frente da íris. Espécie de lente natural que permite a entrada de luz no olho.
O Olho por dentro Humor aquoso - líquido transparente, preenche o espaço entre a córnea e a íris. Nutre a córnea e o cristalino, e regula a pressão interna do olho. Humor vítreo - material gelatinoso e transparente, que preenche a câmara interior (espaço entre o cristalino e a retina). Cristalino - localiza-se atrás da íris. É a lente natural que converge a luz que entra no olho. Músculos Ciliares - ligam-se ao cristalino e alteram sua forma para focar a imagem. Retina - camada interna do olho onde se encontram células sensíveis à luz: cones e bastonetes. Transforma os estímulos luminosos em estímulos nervosos.
O olho precisa da luz para ver Óptica é a parte da Física que estuda a LUZ. Ente físico capaz de sensibilizar os olhos. Estudaremos a Luz a partir dos Princípios da Óptica Geométrica Estuda a geometria dos raios luminosos para explicar o comportamento da luz.
Raio de luz Representação geométrica da trajetória da luz (indica a direção, o sentido e a origem) Feixe de luz Conjunto de raios de luz Raios divergentes Raios convergentes Raios paralelos
Pensando Em que condições elas se formam? Vamos tentar responder essas perguntas realizando um experimento bastante simples.
O desafio é fazer a luz atravessar as placas. Será possível? Qual é a condição para que isso ocorra?
Num meio homogêneo e transparente, a luz se propaga em linha reta.
Meios de Propagação da luz A luz se propaga através de alguns materiais chamados meios. Meios Transparentes Permitem a propagação da luz e a visualização nítida do objeto observado. Fonte: www.vamosconstruir.com Permitem a propagação da luz, mas o observador não tem visão nítida do objeto. Meios Translúcidos Fonte: www.newartsvidro.com.br Meios Opacos Não permitem a propagação da luz através deles. Fonte: www.monteseu projjeto.com.br
O que acontece com os raios de luz que se cruzam?
Segurando as lanternas, conforme a figura, na direção de uma parede. O que se observa? Qual é o caminho percorrido pelas luzes das lanternas? O ocorre quando as luzes das lanternas se cruzam? Nota: as luzes devem ser de cores diferentes.
Princípio da Independência dos raios de luz Um raio de luz não interfere na propagação de outro, mesmo que se cruzem.
a luz se propaga em linha reta; a propagação de um raio luminoso não interfere na propagação de outro raio luminoso.
Pensando Há um mundo de coisas visíveis e invisíveis ao nosso redor. É impossível enxergar coisas infinitamente pequenas e infinitamente distantes a olho nu. Mas, afinal, o que nossos olhos vêem?
Experimentando... Observando raios de luz Estenda o braço diante do corpo e segure a lanterna ligada como na figura 1. O que você vê consegue ver? (Figura 1) Intercepte a luz da lanterna com a mão conforme a figura 2. O que você observa? (Figura 2) Que explicação você teria para esse fenômeno?
Dois conceitos importantes: Corpo Luminoso e Iluminado Corpo Iluminado fonte secundária de luz. Corpo Luminoso fonte primária de luz. Que outros corpos são fontes primárias de luz? Que outros corpos são fontes secundárias de luz?
Concluindo... O que nossos olhos veem, afinal? luz direta emitida por um corpo luminoso (fonte primária de luz) ou luz refletida por um corpo iluminado (fonte secundária de luz).
Reflexão. S.f. (Fís.) Modificação da direção de propagação de uma onda que incide sobre uma interface que separa dois meios diferentes, e retorna para o meio inicial. Fonte: Aurélio: o dicionário da língua portuguesa. Reflexão: Volta ou retrocesso que faz o corpo elástico, saltando do corpo a que foi bater. Desvio da direção que sofre um corpo, quando animado de certa velocidade, encontra outro corpo resistente; ricochete. Retorno da luz ou do som. Fenômeno que se verifica quando um raio de luz incide sobre uma superfície, voltando para o meio de onde partiu. Fonte: Dicionário de Física. Disponível em www.sofisica.com.br
Para compreender esse comportamento da luz, pense no que acontece quando uma bola é jogada contra uma parede. Ela bate na parede e volta. Fonte: www.en.wikipedia.org A reflexão da luz numa superfície plana e polida pode se comparar ao comportamento da bolinha de squash.
Será que na nuca o corte ficou legal? A reflexão no dia-a-dia da gente...
Experimentando? Direcione a lanterna para o espelho como mostra a figura. Variando a posição da lanterna, anote a medida do ângulo do raio refletido pelo espelho.
Reflexão da Luz Conceitos básicos Raio refletido (r) desviado pelo espelho. r A linha Normal (N) linha perpendicular ao espelho. N i Raio incidente (i) atinge o espelho. Ângulo de reflexão (r) - formado entre o raio refletido e a Normal. V r V i Ângulo de incidência (i) formado entre o raio incidente e a Normal. Espelho plano
Lei da Reflexão r N i Ângulo de reflexão (r) formado entre o raio refletido e a Normal. V r V i Ângulo de incidência (i) formado entre o raio incidente e a Normal. Concluindo V i = V r Espelho (superfície plana e polida) Em uma superfície plana e polida, o ângulo de incidência dos raios é igual ao ângulo de reflexão
A reflexão dos raios de luz pelos corpos é que possibilita a visão dos mesmos. Então, o que vemos? Corpos luminosos têm luz própria. Corpos iluminados que refletem a luz que neles incide.
Outro fenômeno luminoso Coloque o lápis na posição vertical dentro do recipiente com água. O que se observa? Por que quebrou? Quebrou por quê?
Experimentando pra entender Posicione a lanterna paralelamente ao lápis, apontando para a água como mostra a figura. Observe o que ocorre. Que explicação você daria para esse fenômeno?
Por que isso ocorre? Para compreender esse fenômeno, imagine uma corrida. O que aconteceria com a velocidade de deslocamento desses corredores se passassem a correr dentro da água?
Ao atravessar uma superfície que separa dois meios (como o ar e a água) mudança de velocidade mudança na direção de propagação N Meio 1 Meio 2 Esse fenômeno é chamado de Refração
Mas o que é Refração? S.f. (Fís.) Modificação da direção de propagação de uma onda que incide sobre uma interface entre dois meios, e prossegue através do segundo meio. Fonte: Aurélio: o Dicionário da Língua Portuguesa. Desvio que sofrem os raios de luz, do calor ou do som, ao passar de um meio para outro. Mudança de direção de circulação da energia elétrica ou eletromagnética, quando passa de um a outro meio de condutividade diferente. Desvio que sofre um corpo em movimento ao passar um meio resistente. Fonte:Dicionário de Física. Disponível em www.sofisica.com.br
Concluindo... Refração da luz. A luz tem sua trajetória desviada ao atravessar uma superfície que separa dois meios transparentes, como ar e a água.
Além da reflexão e da refração, pode ocorrer absorção, dependendo das superfícies: Meio 1 Meio 2 Meio 1 Meio 2 Meio 1 Meio 2
Esses fenômenos podem ocorrer simultaneamente, ou seja, ao mesmo tempo. Meio 1 Meio 2
Como Vemos as Coisas? LUZ e VISÃO
Num dia ensolarado... Qual a sensação ao entrar, de repente, num ambiente pouco iluminado como, por exemplo, uma casa? Por que isso ocorre? Fonte: www.mundofotos.net
Controle da entrada de luz no olho O que se observe nas imagens? a íris reduz o diâmetro da pupila. a íris aumenta o diâmetro da pupila Vejamos no vídeo a seguir como nossos olhos reagem à luz ambiente.
Esse controle da entrada de luz no olho protege contra o excesso de luz, que pode provocar lesão na retina. Muita luz Pouca luz
O que acontece com a luz dentro do olho? Câmara Escura Um modelo simplificado de olho para a compreensão da visão.
Experimentando Direcione a face com o orifício para uma janela ou uma vela acesa, como mostra a figura 1. Figura 1 Observe a face da caixa oposta à do orifício (Figura 2). Figura 2 Por que isso ocorre?
Comparando os esquemas abaixo: Câmara escura Olho Orifício Anteparo (papel vegetal) Responda a que estrutura do olho corresponde: o orifício da caixa? Qual a sua função? o anteparo? Qual a sua função?
Formação da imagem na retina Objeto Imagem invertida A imagem formada na retina é menor e invertida em relação ao objeto. Por que isso acontece?
Conhecendo o interior do Olho Observe que atrás da pupila, encontra-se o cristalino. Ele funciona como uma lente natural. pupila cristalino O cristalino é de extrema importância para o sentido da visão. Ele é uma lente natural.
Vejamos como funcionam as lentes O que acontece com a luz que atravessa cada uma das lentes?
Fonte: lalipineirocastilla.blogspot.com Lentes Instrumentos ópticos transparentes que modificam a direção de propagação da luz. Lente de bordas finas convergem os raios Lente de bordas largas divergem os raios
Cristalino lente natural O esquema abaixo mostra como a luz se comporta ao atravessar o cristalino. Como você classificaria o cristalino? ( ) lente convergente ( ) ou divergente
Ao atravessarem o cristalino, Os raios de luz refletidos pela parte superior do objeto convergem para um ponto localizado pela parte inferior da retina Cristalino Os raios de luz refletidos pela parte inferior do objeto convergem para um ponto localizado na parte superior da retina. Assim, a imagem formada na retina é invertida
Captam os estímulos luminosos e os transforma em estímulos nervosos. A imagem formada na retina é invertida. Mas não vemos o mundo de cabeça pra baixo. O que acontece a partir daí?
O olho vê, mas quem enxerga é o cérebro Os sinais elétricos são enviados aos nervos ópticos, que os conduzem a uma parte específica do cérebro, onde ocorre a interpretação da imagem a visão propriamente dita. É no cérebro que ocorre a inversão da imagem formada na retina.
Em preto e branco ou ou Em cores?
Bastonetes Células da retina Cones São sensíveis às diferentes intensidades (pouca/ muita) de luz. Têm papel fundamental para a visão em ambientes com pouca luz ou à noite. São sensíveis às diferentes luzes que compõem a luz branca. São responsáveis pela visão das cores..
Percepção de Cores Cada tipo de cone responde mais intensamente à determinada luz. Como se explica a visão de outras cores além de vermelho, verde e azul?
Padrão de atividade nos três tipos de cone interpretadas pelo cérebro como cores
www.baixaki.com.br www2.ufersa.edu.br Mas você sabia que... há animais que não percebem cores? e animais percebem maior variedade de cores que o homem? www.g1.globo.com
Faça o teste a seguir.
Daltonismo - colorido diferente ou um mundo sem cor Deficiência na percepção das cores. 10% dos homens e 1% das mulheres apresentam algum grau de deficiência na avaliação das cores. Nos daltônicos, há alguma alteração nos tipos ou quantidades de cones. Tipos: não distinguir o vermelho do verde. confundir o azul com o amarelo. Tipo raro: cegueira para as cores. Mundo cinza, branco e preto. Daltonismo um problema para o motorista.. Como lidam com essa dificuldade no trânsito? Adaptado de: :http//www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/daltonismo Fonte das imagens:.bionoensinomedio.blogspot.com
Problema de visão!!?? Procure o especialista em saúde dos olhos Oftalmologista Exame de vista
O que, Doutor? Míope!!!??? Hipermétrope!!!???
Experimentando Tô de Olho Posicione o modelo de olho para uma janela ou porta, conforme a figura. O que você observa?
Por que isso ocorre? Como assim!?
Visão Normal Imagem na retina No olho míope, os raios luminosos são focalizados antes da retina. No olho hipermétrope, os raios luminosos são focalizados depois da retina. Fonte: http://www.ibc.gov.br
pdcha.blogspot.com galeria.colorir.com Eu não era assim Óculos Paralamas do Sucesso
Lentes de correção Lente divergente Imagem desfocada Imagem corrigida pela lente Lente convergente
Visão e Reino Animal Sentido Alimentação Proteção Reprodução Característica adaptativa aumenta as chances de sobrevivência de espécies animais
Ilusão de óptica Depois de tudo... Pensemos com a sabedoria dos poetas: As aparências enganam. E ainda, o essencial é invisível aos olhos.
ALMEIDA, R. de; FALCÃO, D. Brincando com a Ciência Experimentos de baixo custo. Museu de Astronomia e Ciências Afins. Rio de Janeiro: MAST, 1996. KANTOR, C. A. et al. Coleção Quanta Física E. Médio. 1ª ed. São Paulo. Ed. PD, 2010. Revista Ciência Hoje na Escola, 5: Ver e ouvir. Rio de Janeiro: Ciência Hoje, 1998. http//www.saude.hsw.uol.com.br/visao http//www.afh.bio.br/sentidos http//www.fisicando.br.tripod.com/fisica/optica.htm http//www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/optica-geometrica http//www.sofisica.com.br/conteudos/otica http//www.sc.usp.br/licenciatura/2003/og