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LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANALENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA
O que você deve saber sobre
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.
LENTES ESFÉRICAS, INSTRUMENTOS ÓPTICOS E VISÃO HUMANA
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.
I. Lentes esféricasElementos de uma lente esférica
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Raios particulares
• Incidência sobre o foco principal objeto
• Incidência paralela ao eixo principal
• Incidência sobre o centro óptico
I. Lentes esféricas
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Equação de Gauss
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.
I. Lentes esféricas
Relação entre a posição do objeto p com a posição da imagem p’ e a distância focal f :
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• 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
I. Lentes esféricas
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II. Instrumentos ópticos
A) Lupa B) Esquema de representação da lente e de formação da imagem
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Microscópio composto
O aumento total do microscópio é resultado do produto dos aumentos da objetiva e da ocular:
A) Microscópio composto de duas oculares e três objetivas intercambiáveis B) Esquema de representação da composição de lentes e de formação da imagem
II. Instrumentos ópticosO
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Luneta astronômica
O aumento angular da luneta é o quociente entre as distâncias focais da objetiva e da ocular:
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.
II. Instrumentos ópticosA
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Projetor de slides
II. Instrumentos ópticos
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Esquema de funcionamento do mecanismo projetor de slidese da formação de imagens
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).
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Distúrbios
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:
III. Óptica da visão
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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.
III. Óptica da visão
Distúrbios
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(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.
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.
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(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.
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RESPOSTA: D
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(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:
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RESPOSTA: A
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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.
(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.
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RESPOSTA: B
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