LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

1. O que você deve saber sobre LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA As lentes surgiram da necessidade humana de melhorar a própria capacidade visual – fosse corrigindo distúrbios do olho, fosse para permitir a observação de estruturas microscópicas ou analisar objetos situados a distâncias astronômicas. Este tópico trata das lentes esféricas, suas aplicações práticas e do funcionamento do olho humano.

2. I. Lentes esféricas São lentes nas quais pelo menos uma das superfícies é uma calota esférica. As mais comuns são as de vidro, imersas no ar. Convergência Se a lente for de vidro e estiver imersa no ar, vale a seguinte regra:  a lente cujas bordas são mais largas que a região central será divergente;  a lente cujo centro for mais largo que as bordas será convergente. LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

3. I. Lentes esféricas Elementos de uma lente esférica LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

4. Raios particulares I. Lentes esféricas • Incidência sobre o foco principal objeto • Incidência paralela ao eixo principal • Incidência sobre o centro óptico LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

5. Equação de Gauss I. Lentes esféricas Analisando os sinais das variáveis na expressão acima: • p e p’ positivos:posição do objeto antes da lente e posição da imagem depois da lente; • p e p’ negativos: posição do objeto depois da lente e posição da imagem antes da lente; • f > 0: lente convergente; • f < 0: lente divergente. Relação entre a posição do objeto p com a posição da imagem p’ e a distância focal f : LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

6. I. Lentes esféricas • i e o positivos: imagem e objeto direitos (de cabeça para cima); • i e o negativos: imagem e objeto invertidos (de cabeça para baixo). Fórmula de Halley LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

7. II. Instrumentos ópticos GJERMUND ALSOS/SHUTTERSTOCK A) Lupa B) Esquema de representação da lente e de formação da imagem LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

8. II. Instrumentos ópticos Microscópio composto O aumento total do microscópio é resultado do produto dos aumentos da objetiva e da ocular: OPENBESTDESIGNSTOCK/SHUTTERSTOCK A) Microscópio composto de duas oculares e três objetivas intercambiáveis B) Esquema de representação da composição de lentes e de formação da imagem LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

9. Luneta astronômica II. Instrumentos ópticos O aumento angular da luneta é o quociente entre as distâncias focais da objetiva e da ocular: ALEXANDER KOLOMIETZ/SHUTTERSTOCK A) Uma luneta astronômica também necessita de duas lentes convergentes, objetiva e ocular. B) Observe que o foco imagem da objetiva coincide com o foco objeto da ocular. LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

10. II. Instrumentos ópticos Projetor de slides Esquema de funcionamento do mecanismo projetor de slidese da formação de imagens LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

11. III. Óptica da visão O olho humano compõe-se de diversas estruturas que contribuem para a captação e a focalização das imagens. Uma delas é uma lente convergente, cuja distância focal é ajustada pelos músculos ciliares, que alteram o raio de curvatura da lente. Limites para a acomodação visual:  Ponto próximo: distância mínima para uma visão nítida. Nele, os músculos ciliares estão contraídos ao máximo. Num indivíduo de visão normal, está a cerca de 25 cm do olho.  Ponto remoto: distância máxima para uma visão nítida. Nele, os músculos ciliares estão totalmente relaxados. Num indivíduo de visão normal, está no infinito (no caso, distância de alguns quilômetros). LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

12. Distúrbios III. Óptica da visão Miopia O ponto remoto do míope não está no infinito. A correção se faz com uma lente divergente cuja distância focal coincida com a posição do ponto remoto f = -pR. Hipermetropia O ponto próximo pp do hipermetrope não está a 25 cm, e sim a uma distância maior. A correção se faz com uma lente convergente, cuja distância focal obedeça à relação: LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

13. III. Óptica da visão Distúrbios AstigmatismoA imagem do objeto na retina fica manchada, em razão de irregularidades na curvatura da córnea. A correção é feita com lentes cilíndricas. PresbiopiaEndurecimento do cristalino e perda da capacidade de contração dos músculos ciliares que ocorre com o envelhecimento. É corrigida do mesmo modo que a hipermetropia (lentes convergentes). EstrabismoDesalinhamento dos eixos ópticos em que cada eixo do olho aponta para uma direção. A correção é feita por meio de cirurgia, lentes prismáticas ou, em alguns casos, exercícios ortópticos. LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA

14. 2 (UFMG)Desenhe, na ilustração abaixo, a imagem do objeto O formada pela lente convergente L, e caracterize-a quanto a natureza, orientação e tamanho em relação ao objeto. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: Dado que a distância do objeto (O) à lente é o dobro da distância focal (f), conclui-se que o objeto se encontra sobre o ponto antiprincipal objeto (Ao). Para determinar a imagem graficamente, é suficiente a escolha de dois raios de luz cujo comportamento ao emergir da lente seja conhecido. Características da imagem: real, invertida e do mesmo tamanho do objeto. LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA –NO VESTIBULAR

15. RESPOSTA: D 5 (PUC-Campinas-SP)Um objeto real é disposto perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente, de distância focal de 30 cm. A imagem obtida é direita e duas vezes maior que o objeto. Nessas condições, a distância entre o objeto e a imagem, em cm, vale: a) 75. b) 45. c) 30. d) 15. e) 5. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA –NO VESTIBULAR

16. RESPOSTA: A 9 (Fuvest-SP)A distância entre um objeto e uma tela é de 80 cm. O objeto é iluminado e, por meio de uma lente delgada posicionada adequadamente entre o objeto e a tela, uma imagem do objeto, nítida e ampliada 3 vezes, é obtida sobre a tela. Para que isso seja possível, a lente deve ser: EXERCÍCIOS ESSENCIAIS a) convergente, com distância focal de 15 cm, colocada a 20 cm do objeto. b) convergente, com distância focal de 20 cm, colocada a 20 cm do objeto. c) convergente, com distância focal de 15 cm, colocada a 60 cm do objeto. d) divergente, com distância focal de 15 cm, colocada a 60 cm do objeto. e) divergente, com distância focal de 20 cm, colocada a 20 cm do objeto. LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA –NO VESTIBULAR

17. RESPOSTA: B 13 (Uerj)Uma pessoa míope não enxerga nitidamente objetos colocados a distâncias maiores do que 40 cm de seus olhos. O valor absoluto da convergência de suas lentes corretoras, em dioptrias, é igual a: a) 1,5. b) 2,5. c) 3,5. d) 4,5. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA –NO VESTIBULAR