Trabalho de Fisica 4

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FACULDADE DE ENGENHARIA PRESIDENTE PRUDENTE
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Presidente Prudente – SP
2018ATIVIDADE II
 Gabriel Filgueiras Santos
A VERGÊNCIA DE LENTES
Dada uma lente esférica em determinado meio, chamamos vergência da lente (V) a unidade caracterizada como o inverso da distância focal, ou seja:
 
E sendo a distância focal dada em metros, a vergência é o inverso: m-1. A unidade equivalente ao inverso do metro é a dioptria (SI), entretanto, cotidianamente a medida mais utilizada coloquialmente é o grau. Assim, o grau ou dioptria de uma lente é maior tanto quanto for menor a sua distância focal.
 
 Na lente convergente os raios de luz refratados convergem para um ponto em comum, assim como os prolongamentos dos feixes refratados numa lente divergente. É esse ponto de convergência que se denomina foco: ponto para o qual todos os feixes refratados, ou os seus prolongamentos, convergem e formam a imagem de um objeto. Sendo que, numa lente convergente o foco encontra-se após a lente – sistematicamente a posição da imagem assume sinal negativo, é uma imagem real -, e numa lente divergente o foco se localiza antes da lente – posição da imagem positiva, assim é considerada uma imagem virtual.
2 AMPLIAÇÃO ANGULAR MÁXIMA 
Ampliação óptica é a razão entre o tamanho aparente de um objeto (ou seu tamanho em uma imagem) e seu tamanho verdadeiro, então é um número adimensional.
Ampliação angular — Para instrumentos ópticos com uma lente ocular, a dimensão linear da imagem vista na lente (imagem virtual em distância infinita) não pode ser dada, então tamanho significa o ângulo subtendido pelo objeto no ponto focal (tamanho angular). Estritamente falando, um poderia usar a tangente daquele ângulo (na prática, isso só faz diferença se o ângulo é maior que poucos graus).
3 INSTRUMENTOS DE OBSERVAÇÃO 
São instrumentos que fornecem imagem virtual do objeto, podemos citar: a lupa, o telescópio, e o microscópio, por exemplo.
3.1 Lupa 
É constituída apenas por uma lente convergente que conjuga uma imagem virtual, direita e maior que o objeto, ou seja, ela é biconvexa, estando o objeto entre o foco principal objeto F e o centro óptico O. É o instrumento de observação mais simples. Ela é utilizada para aumentar, aparentemente, o tamanho dos objetos. Esse aumento acontece porque o objeto é colocado entre a lente convergente e o foco da mesma, e o aumento será cada vez maior quanto menor for a distância focal da lente.
A lupa, quando fixa em um suporte, recebe o nome de microscópio simples.
3.2 Microscópio simples
O microscópio simples é constituído por uma lente biconvexa ou um sistema equivalente de lentes que permite a observação de objetos muito pequenos. Foi Galileu quem trabalhou com o primeiro microscópio. É normal designar-se a lupa por microscópio vulgar dos nossos laboratórios por microscópio composto.
3.3 Microscópio composto 
Na Física, chamamos de microscópio composto, ou apenas microscópio, o instrumento que tem finalidade de realizar observações nos corpos ou objetos cujas dimensões são extremamente pequenas. Se pararmos para realizar uma minuciosa observação em um microscópio, veremos que ele é constituído basicamente por duas lentes convergentes montadas coaxialmente. Dizemos coaxialmente pelo fato de as lentes serem montadas com seus eixos coincidentes. 
 Portanto, é um instrumento de observação constituído essencialmente por um tubo, tendo em cada extremidade uma lente convergente. Trata-se de uma associação de duas lentes separadas de uma distância d. A lente próxima do objeto é denominada de objetiva (distância focal da ordem de milímetros); e a outra, onde fica o globo ocular do observador, é denominada ocular (distância focal da ordem de centímetros). A objetiva fornece uma imagem real, invertida e maior que o objeto. Essa imagem é o objeto real para a ocular, que funciona como lupa e, portanto, fornece para o observador uma imagem final virtual, invertida e maior em relação ao objeto. Concluindo, o microscópio composto fornece uma imagem final duplamente ampliada, o que permite uma ótima observação de objetos de pequenas dimensões.
 O aumento linear transversal do microscópio composto é dado pelo produto dos aumentos lineares transversais da objetiva e da ocular.
 
3.4 Telescópio Refrator 
O telescópio refrator trabalha com a refração e a luz passa através uma lente para formar a imagem. Este instrumento possui uma lente objetiva que capta a luz dos objetos e forma a imagem no foco. Logo atrás temos uma segunda lente chamada de ocular. A ocular funciona como uma lupa, aumentando a imagem formada pela objetiva. O telescópio refrator, também conhecido como luneta, foi aperfeiçoado pelo astrônomo e físico Galileu Galilei no ano de 1610. O telescópio utilizado por Galileu era um instrumento de pequenas dimensões e constituído por uma objetiva cromática ( objetiva formada por uma única lente convergente ). Este tipo de objetiva apresenta um grave problema que é a aberração cromática. As diferentes cores que formam a luz branca são decompostas fazendo com que os diferentes componentes cromáticos interceptem o eixo óptico da objetiva em pontos diferentes. Assim um observador que utiliza este tipo de instrumento percebe algumas manchas coloridas em volta dos astros.
 
4 O OLHO HUMANO
O olho humano, como todos sabem, é responsável pela visão. A visão é um dos cinco sentidos que nos permite ter uma percepção do mundo. Há diferença na visão dos seres humanos e dos animais. A nossa visão é muito mais complexa, pois existem partes específicas para a percepção de luz e partes para detectar e interpretar as imagens captadas nos olhos. Com isso, podemos focalizar um objeto, controlar a quantidade de luz que entra e produzir uma imagem nítida de um objeto.
4.1 Anatomia do olho humano 
 
O que você vê nessa imagem é o globo ocular, que recebe este nome por ter a forma de um globo e fica dentro de uma cavidade óssea e protegido pelas pálpebras. Existem em seu exterior seis músculos que são responsáveis pelos movimentos oculares, e também três camadas aderidas entre si com a função de visão, nutrição e proteção. A camada externa é constituída pela córnea e a esclerótica, que servem para proteção. A córnea é a parte transparente do olho que cobre a íris, e faz a refração da luz. Nos humanos, o ‘’poder de refração’’ da córnea é de aproximadamente 43 diopitrias. A camada média ou também conhecida como vascular é formada pela íris, a coróide e o corpo ciliar. A camada interna é constituída pela retina que é a parte nervosa. Existe ainda o humor aquoso que é um líquido incolor que existe entre a córnea e o cristalino. O humor vítreo é uma substância gelatinosa que preenche todo o espaço interno do globo ocular também entre a córnea e o cristalino. Tudo isso funciona para manter a forma esférica do olho.
O cristalino é uma lente gelatinosa, elástica e convergente que focaliza a luz que entra no olho, formando imagens na retina. A distância focal do cristalino é modificada por movimentos dos músculos do corpo ciliar, permitindo ajustar a visão para objetos próximos ou distantes. Isso se chama de acomodação do olho à distância do objeto.
A íris controla a quantidade de luz entrando no olho dilatando a pupila (quando quer aumentar a quantidade de luz) ou contraindo a pupila (para reduzir a quantidade de luz). A íris é a porção colorida do olho (olhos azuis, castanhos etc.) e sua cor é decidida geneticamente e é determinada pelo tipo e quantidade de pigmentos na íris do olho. A pupila é a região associada ao pequeno círculo do olho.
O olho ainda apresenta, as pálpebras, as glândulas lacrimais e os cílios. A função
dos cílios é impedir a entrada de poeira e o excesso da luz. As pálpebras são responsáveis pela proteção dos olhos e para espalhar o líquido que conhecemos como lágrima, são produzidos nas glândulas lacrimais, sua função é espalhar esse líquido através dos movimentos das pálpebras lavando e lubrificando o olho.
Há também o ponto cego, que é o lugar de onde o nervo óptico sai do olho. É assim chamada porque não existem, no local, receptores sensoriais. Não havendo, portanto, resposta à estimulação.
4.1.1 A retina e o nervo óptico
A retina é como uma tela onde se projetam as imagens: retém as imagens e as traduz para o cérebro através de impulsos elétricos enviados pelo nervo óptico. A retina consiste de milhões de bastonetes e cones. Quando estimulados pela luz proveniente do olho, os bastonetes e cones se decompõem quando expostos à luz. Quando estimulados esses receptores enviam impulsos para o cérebro (através do nervo óptico) onde a imagem é percebida. Existem três tipos de cones diferentes. Na retina, a interação desses sistemas de cones é responsável pela percepção das cores. Um tipo de cone é sensível ao azul e violeta, o outro ao verde e o terceiro ao amarelo. Uma das teorias para explicar a sensação da cores no ser humano sustenta que qualquer cor é determinada pela frequência relativa dos impulsos que chegam ao cérebro provenientes de cada um desses três sistemas de cones, ou seja, a luz é percebida no cérebro num processo de adição de cores.
O nervo óptico é responsável por mandar essa imagem invertida captada nos olhos para o cérebro e é lá que essa imagem vai ser interpretada.
4.2 Formação da Imagem
Nossos olhos são como uma câmara fotográfica. Ambos têm uma abertura para a passagem de luz, uma lente e um anteparo onde a imagem é recebida e registrada. Começa no cristalino, uma única lente convergente biconvexa (um meio transparente). Vamos considerar precisamente situada a 5 mm da córnea e a 15 mm da retina. Quando os raios de luz provenientes de um objeto atravessam essa lente, sofrem refração (refração é quando os raios de luz alcançam uma superfície angular de outro material, meio transparente ou translúcido, eles mudam de direção.) e com isso forma uma imagem real e invertida localizada exatamente sobre a retina para que ela seja nítida. Na retina, acontece a percepção da luz e das cores, através dos bastonetes e dos cones. Essa percepção faz acontecer uma reação química, que tem por resultado impulsos elétricos. Esses impulsos elétricos contem as informações do que estamos vendo e vão para o nervo óptico, de lá pro cérebro, e aí no córtex visual há o processamento de uma inversão da imagem fazendo com que nós vejamos o objeto na sua posição normal.
4.3 Anomalias da visão 
Os olhos que enxergam normalmente e com clareza são chamados de emetropes, o qual é capaz de focar na retina raios paralelos sem necessidade de acomodação. Mas muitas pessoas possuem anomalias da visão (ametropias) das quais as principais são: 
4.3.1 Miopia 
Os feixes de raios paralelos convergem num ponto em frente da retina. Assim, a imagem de todos os objetos para além do remoto não se formara com nitidez, embora os objetos próximos sejam vistos claramente. A compensação da miopia exige lentes adicionais, colocadas antes do olho, de modo a que o foco imagem se forme sobre a retina. A compensação ocular afasta ligeiramente o ponto remoto: por isso os míopes tiram os óculos para enfiar agulhas ou ler letras de pequenas dimensões.
Um míope não consegue ver objetos distantes com nitidez porque as imagens desses objetos formam-se antes da retina. Isso acontece por excesso de curvatura no cristalino ou na córnea, ou nos dois, ou ainda por um excessivo alongamento do globo ocular. Para corrigir a miopia são usadas lentes divergentes que deslocam as imagens um pouco mais para trás.
 
4.3.2 Hipermetropia
O ponto focal imagem de um olho não-acomodado situa-se para além da retina. O hipermétrope pode e deve acomodar para ver objetos distantes com nitidez, mas esta acomodação não é suficiente para objetos aquém do ponto próximo, que está muito mais afastado do que o normal. A visão não é perfeita para objetos ao perto. A compensação da miopia exige lentes adicionais, colocadas antes do olho, de modo a que o foco imagem se forme sobre a retina. São usadas lentes positivas (ou convergentes) pois permitem que um olho não-acomodado visualize objetos no infinito.
Isso acontece, geralmente, porque o cristalino não consegue se acomodar, isto é, atingir a convergência necessária para focalizar essas imagens na retina. Praticamente todo mundo fica nessa condição a partir da meia idade pois os músculos ciliares vão perdendo a elasticidade. Nesse caso, o defeito costuma ser chamado de presbiopia. Para corrigir a hipermetropia ou presbiopia usam-se lentes convergentes que deslocam as imagens um pouco mais para frente.
 
4.3.3 Astigmatismo
É devido ao formato irregular da córnea ou do cristalino, conduzindo há formação da imagem em vários focos que se encontram em eixos diferenciados. É talvez o defeito mais frequente da visão humana, sendo hereditário. Todos os objetos – tanto próximos como distantes- ficam distorcidos. Refira-se, como exemplo, a visão nítida das colunas de um tabuleiro de xadrez, enquanto que as linhas ficam desfocadas. Sistemas ópticos com valores diferentes de MT ou de D segundo dois meridianos principais dizem-se anamórficos. O sistema pode ser construído com lentes cilíndricas, mas a imagem virá distorcida, por ter sido ampliada segundo uma única direção. Mas é esta distorção que compensa o astigmatismo.
Desse modo, o olho não é capaz de distinguir, ao mesmo tempo, com a mesma nitidez, linhas verticais e horizontais e, com o movimento produz imagem distorcida. Sua correção é feita através de lentes cilíndricas (convergentes ou divergentes). Para corrigir a imperfeição elas são feitas de modo a apresentarem espessuras diferentes em toda sua superfície, apresentando assim comportamento oposto ao do cristalino ou da córnea.
4.3.4 Presbiopia
É um problema ocular que afeta algumas pessoas entre os 40 e 45 anos de idade e acabará acometendo todas as pessoas até os 50 anos em algum grau. É quando os olhos lentamente perdem a capacidade de focalizar objetos muito próximos, chamada também de vista cansada.
A presbiopia ocorre em um processo natural de envelhecimento do corpo. O cristalino é uma estrutura semelhante a uma lente, que muda sua forma para melhorar a focalização das imagens, principalmente ao enxergar algo próximo. Para isso, ele é movido pelos músculos ciliares. Mas com o tempo esses músculos passam a não funcionar tão bem e o cristalino não se adaptada mais da melhor forma à focalização da imagem. Como resultado, a visão de perto acaba sendo prejudicada. 
 As lentes bifocais permitem ver de perto e de longe, mas são caracterizadas por uma linha de separação visível. Esta linha constitui um obstáculo, pois os olhos passam bruscamente da visão de perto à visão de longe, sem beneficiarem o campo de visão intermediário.
 
 REFERÊNCIAS
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Instrumentos de projeção e de observação"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/instrumentos-projecao-observacao.htm>. Acesso em 10 de março de 2018.
Microscópio simples in Artigos de apoio Infopédia. Porto: Porto Editora, 2003-2018. Disponível em:< https://www.infopedia.pt/apoio/artigos/$microscopio-simples>. Acesso em 14 de março de 2018.
Presbiopia: sintomas, tratamentos e causas. Revisado por: Hamilton Moreira, oftalmologista do Hospital de Olhos do Paraná (CRM 9388/PR) - Sociedade Brasileira de Oftalmologia.
Disponível em:< http://www.minhavida.com.br/saude/temas/presbiopia >.
 Acesso em 14 de março de 2018.
Óptica Geométrica. U.Porto – Faculdade de Engenharia, Disponível em:< https://web.fe.up.pt/~mines/OpE/Acetatos/OpticaGeometrica/og3.pdf>.
Acesso em 15 de março de 2018.
“Vergência" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018. Disponível em:< http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Lentesesfericas/vergencia.php>.
Acesso em 16 de março de 2018