Unidade 1 - Instrumentos ópticos e ametropias

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Série: 2° Anos Turma(s): H, N e O. Turno(s): Vespertino e Noturno. Bimestre: 2° 
Disciplina: Física.
 Professor: Genival Gonçalves da Costa Santos
Considerações
Unidade: 1 - Instrumentos ópticos e ametropias. 
Página(s): 02 a 17
Instrumentos ópticos são dispositivos capazes de processar a luz de forma a melhorar a formação de imagens, ampliando-as e detalhando-as. A maior parte dos instrumentos ópticos, como as lunetas, telescópios e microscópios, funciona como aplicações diretas dos princípios da óptica geométrica. Confira uma lista com alguns dos mais importantes instrumentos ópticos:
→ Olho humano.
→ Câmera fotográfica.
→ Óculos.
→ Lupa.
→ Microscópio.
→ Luneta.
→ Telescópio.
→ Binóculo. 
Olho humano
O olho humano saudável (Emetrope) é um instrumento óptico capaz de projetar imagens diretamente sobre a retina, na qual se localiza o nervo óptico, fornecendo para o nosso cérebro o estímulo luminoso necessário para a formação de imagens. A grosso modo, podemos dizer que o olho humano funciona de maneira similar a uma câmera escura: os raios de luz refletidos pelos objetos ao nosso redor ou provenientes de fontes primárias, como Sol ou iluminação artificial, incidem sobre a córnea e sobre o cristalino, sofrendo múltiplas refrações, cruzando-se e formando uma imagem real e invertida no fundo dos nossos olhos. O cérebro, por sua vez, fica encarregado de interpretar o estímulo percebido pelo nervo óptico e inverter essa imagem.
O olho humano também é capaz de controlar a quantidade de luz captada, por meio da abertura ou fechamento da pupila, assim como fazem as máquinas fotográficas. Além disso, nosso olho também é capaz de mudar sua curvatura para focalizar objetos próximos ou distantes. Quando perdemos essa capacidade, a visão fica comprometida em virtude da perda de elasticidade do cristalino, uma das características da presbiopia ou vista cansada.
Quando não é capaz de fazer com que uma imagem seja formada corretamente sobre a retina, dizemos que o olho apresenta algum tipo de erro de refração.
Erros de refração.
Os erros de refração são defeitos de visão que surgem em virtude de deformações nos formatos dos olhos ou de suas estruturas internas, como o comprimento dos olhos ou a curvatura da córnea. Esses erros podem, na maioria das vezes, ser corrigidos com o uso de lentes ou de óculos. Os erros de refração mais comuns são:
Miopia: Dificuldade de enxergar objetos distantes e a imagem se forma antes da retina. Ocorrendo aumento da distância entre o cristalino e o ponto focal. Como o olho é mais longo, a imagem se forma antes da retina, portanto a pessoa é míope. Para corrigir, é necessário aumentar a distância entre o cristalino e o ponto focal. Para isso utiliza-se lente divergente. Lentes que fazem a luz convergir em uma distância maior, compensando o alongamento do globo ocular. As lentes esféricas divergentes são lentes de formato convexo. O olho míope não é capaz de focalizar objetos distantes, a luz cruza-se antes da retina em decorrência do alongamento do globo ocular. 
Hipermetropia: O olho hipermetrope converge os raios de luz depois do nervo óptico em decorrência de um achatamento do globo ocular, tornando difícil a focalização de objetos próximos. Dificuldade de enxergar objetos próximos e a imagem se forma além da retina. A correção da hipermetropia, por sua vez, é feita com uso de lentes convergentes, capazes de convergir a luz em distâncias menores para compensar o encurtamento do globo ocular. As lentes esféricas convergentes apresentam formato côncavo. 
Astigmatismo: o relevo da córnea ou do cristalino pode ser irregular, fazendo com que a luz não seja focalizada de maneira uniforme, produzindo uma visão embaçada. Dificuldade de focar os objetos com clareza e a imagem se forma manchada. 
Câmera fotográfica
Por meio de mecanismos similares àqueles usados pelo olho humano, as câmeras fotográficas projetam a luz sobre um filme ou sobre um sensor fotossensível e, assim, captam e registram a luz de um ambiente. A quantidade de luz que entra nas câmeras fotográfica é determinada pela abertura da lente, que é controlada por um dispositivo chamado diafragma. Quanto maior for sua abertura, mais luz entrará na câmera.
A abertura do diafragma das câmeras funciona exatamente como a pupila do olho humano. Quanto mais aberto estiver o diafragma, menor será a profundidade de campo. Assim, a faixa de distância nítida ficará reduzida, objetos colocados à frente ou atrás de uma certa posição parecerão desfocados. Caso queiramos observar todos os planos com nitidez, será necessário diminuir a abertura do diafragma, aumentando a profundidade de campo.
A abertura das câmeras fotográficas é determinada pela razão entre a distância focal da câmera e um número. Por exemplo: f/2,2 (f – distância focal da lente usada na câmera).
Tão importante quanto o diafragma é a lente: sua curvatura e índice de refração determinam a qualidade das fotografias, a ampliação produzida pelo zoom óptico e, até mesmo, as distâncias máximas e mínimas para focalização de objetos (distância focal).
Óculos
Os óculos são usados para corrigir defeitos de refração, como miopia, hipermetropia e astigmatismo. Na maior parte dos casos, os óculos utilizam lentes esféricas, côncavas ou convexas para correção desses problemas. Em alguns casos, como no astigmatismo, são utilizados outros tipos de lentes, como as lentes cilíndricas.
O “grau” das lentes utilizadas nos óculos mede sua capacidade de refratar a luz. Quanto maior for o grau de uma lente, maior será o desvio sofrido pela luz ao passar por ela. A grandeza física que mede essa capacidade é chamada de dioptria. Quando uma lente tem 2 graus, dizemos que sua dioptria é de 2 di. Caso a lente seja convergente, + 2 di; se divergente, -2 di.
Lupa
As lupas são lentes esféricas convexas e convergentes feitas com um material de índice de refração maior que o do ar atmosférico. Quando fixas, as lupas podem ser chamadas de microscópios simples.
Quando a luz passa através de uma lupa, os raios de luz são convergidos em um ponto, chamado de foco. Nos casos em que os objetos encontram-se posicionados em uma distância da lupa menor que sua distância focal, sua imagem será aumentada em virtude do desvio sofrido pela luz, provocado por sua refração. Dessa forma, passaremos a ver esse objeto ampliado. 
Microscópio
Em virtude de sua capacidade de ampliar imagens, os microscópios são usados para observar objetos pequenos. São, geralmente, formados por duas lentes esféricas e convergentes, sendo uma objetiva (próxima ao objeto) e outra ocular (próxima ao olho). As lentes alinhadas funcionam como pequenas lupas, e suas ampliações individuais multiplicam-se: se uma das lentes apresentar um aumento de 3x e a outra apresentar um aumento de 5x, a imagem observada será 15x maior que o objeto.
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