Introdução à óptica da visão - ótica da visão - Relatório 11

Prévia do material em texto

Universidade Estácio de Sá
Física Experimental II
Prof. Décio Alves da Silva
Experimento 11
Introdução à óptica da visão
Ótica da visão – defeitos de visão
Aluno: William Campos Sales
Matrícula: 2013.03.01.8926
Turma: 3128
Rio de Janeiro,19 de Novembro de 2014
Experimento 11
Ótica da visão – defeitos de visão
Definição:
Na Física, o estudo do comportamento dos raios luminosos em relação ao globo ocular é conhecido como óptica da visão. Para entender a óptica da visão será necessário estudar, anteriormente, a estrutura do olho humano.
Nossos olhos são constituídos de vários meios transparentes que levam os raios luminosos até a retina (onde formam-se as imagens).
Figura 01 – O olho humano
Na óptica da visão é importante entender a função das partes mais importantes na formação de imagens no globo ocular. Vamos ver estas partes e suas funções:
O cristalino funciona como uma lente convergente biconvexa.
A pupila funciona como um diafragma, controlando a quantidade de luz que penetra no olho.
Os músculos ciliares alteram a distância focal do cristalino, comprimindo-o.
A retina é a parte do olho sensível à luz. É nesta região que se formam as imagens.
Para que o olho consiga formar uma imagem com nitidez, um objeto é focalizado variando-se a forma do cristalino. Essa variação da distância focal do cristalino é feita pelos músculos ciliares, através de uma maior ou menor compressão destes sobre o cristalino. Esse processo é chamado de acomodação visual.
O sistema óptico do globo ocular forma uma imagem real e invertida no fundo do olho, mais precisamente na retina. Como esta região é sensível à luz, as informações luminosas são transformadas em sinais elétricos que escoam pelo nervo óptico até o centro da visão (região do cérebro). O cérebro trata de decodificar estes sinais elétricos e nos mostrar a imagem do objeto focalizado.
O sistema de lentes do olho humano
Embora o sistema de lentes do olho seja bastante complexo, ele é composto por:
Quatro dióptros que refratam a luz.
O dióptro compreendido entre o ar e a superfície anterior da córnea.
O dióptro entre a córnea e o humor aquoso.
O dióptro entre o humor aquoso e a lente do cristalino do olho.
O dióptro entre o cristalino e o humor vítreo.
O índice de refração médio dos principais elementos do olho.
Índice de refração médio do ar 1,00.
Índice de refração médio da córnea 1,38.
Índice de refração médio do humor aquoso 1,33.
Índice de refração médio do cristalino 1,40.
Índice de refração médio do humor vitréo 1,34.
Somando todos esses índices, podemos imaginar uma única lente com este valor.
A óptica do olho normal pode então ser simplificada por um modelo de olho com uma lente de poder dióptrico total médio de 59 dioptrias, posicionada a 17 mm da retina e o cristalino acomodado para focagem de uma visão à distância.
O sistema óptico do olho humano
Sistema óptico como sendo qualquer superfície (ou um conjunto delas) que interage diretamente com a luz. Exemplos de sistemas ópticos encontrados na vida cotidiana: olho humano, uma lente, um espelho etc.
No estudo de sistemas ópticos é necessário saber diferenciar objeto de imagem. Por exemplo, se você tirar uma fotografia de um carro em um filme, você verá que no filme ficou registrada apenas a imagem do carro, porém quando projetamos essa imagem em um anteparo (em uma tela), a fotografia do carro passa a ser considerada como objeto, já que a imagem é vista em uma tela.
Sendo assim, ponto objeto é um ponto determinado pelo cruzamento dos raios que incidem no sistema óptico considerado. Já o ponto imagem é definido como sendo a interseção dos raios de luz emergentes do sistema óptico.
Defeitos da visão
A ementropia: O olho normal
Um olho é dito normal quando é capaz de focalizar perfeitamente sobre a retina os raios provenientes de um objeto localizado à grande distância com o músculo ciliar completamente relaxado, mas para objetos próximos seu músculo ciliar deve se contrair o suficiente para ajudar o cristalino de modo a focalizá-lo corretamente.
A imagem formada por um olho normal é real, invertida, menor que o objeto e se forma exatamente sobre a retina.
Figura 02 – Visão do olho normal
A Hipermetropia 
É uma anomalia refracional, ocorre quando os raios luminosos são interceptados pela retina, antes de se formar a imagem, em outras palavras a  imagem só é formada depois da retina.
Se um objeto situado longe do olho de uma pessoa que apresentar hipermetropia, for se aproximando pouco a pouco, será visto cada vez mais embaçado, já que a imagem na retina vai se desfocando progressivamente. Quanto mais divergentes forem os raios que incidem no olho, mais atrás se formará a imagem e mais borrada ficará
Figura 03 - À esquerda, esquema do olho do Hipermétrope. À direita, a visão do hipermétrope
A Miopia
É uma anomalia da visão que consiste em um alongamento do globo ocular.
Nesse caso há um afastamento da retina em relação ao cristalino, fazendo que a imagem seja formada antes da retina, tornando-a não nítida.
Para o míope, o ponto próximo (ou remoto), que é o ponto onde a imagem é nítida, está a uma distância finita, maior ou menor, conforme o grau da miopia.
O míope tem grandes dificuldades de enxergar objetos distantes.
A correção da miopia é feita comumente com a utilização de lentes divergentes. Ela fornece, de um objeto impróprio (objeto no infinito), uma imagem virtual no ponto remoto do olho. Essa imagem se comporta como objeto para o cristalino, produzindo uma imagem final real exatamente sobre a retina. 
Figura 04 - À Esquerda, esquema do olho míope. À direita, visão do míope.
Objetivo: 
Caracterizar, opticamente, o olho que apresenta o defeito de refração, conhecido por hipermetropia;
Identificar uma lente, conforme o grupo divergente ou convergente, que corrige o defeito de visão de um olho hipermétrope;
Caracterizar, opticamente, o olho que apresenta o defeito de refração, conhecido por miopia;
Identificar uma lente, conforme o grupo divergente ou convergente, que corrige o defeito de visão de um olho míope;
Materiais utilizados:
01 – Painel básico para banco óptico;
01 – Lanterna laser;
01 – Conjunto óptico montado segundo as instruções específicas;
01 – Perfil de dióptrico biconvexo;
01 – Perfil de dióptrico plano – côncavo;
01 – Perfil de dióptrico plano – convexo.
Figura 05 - Materiais utilizados
Procedimento:
Coloque o quadro “ Defeitos de visão ” sobre o painel óptico condição mostrada na figura 06.
Ajuste o feixe de luz incidente de modo a fica paralelo ao eixo óptico.
Deposite a lente biconvexa no lugar assinalo como “ lente natural do olho ” conforme mostrada na figura 07.
Responda as perguntas conforme o experimento observado.
Experimento:
- Coloque o quadro “ Defeitos de visão ” sobre o painel óptico.
Figura 06
2- Ajuste o feixe de luz incidente de modo a fica paralelo ao eixo óptico.
3 - Deposite a lente biconvexa no lugar assinalo como “ lente natural do olho ”
Figura 07
Ligue a fonte de luz e observe o percurso do raio.
Figura 08 – Imagem do olho de visão normal.
5.1 – Identifique a região onde se forma a imagem do olho de visão normal ?
Resp: A imagem se forma no círculo azul.
5.2 – Quais as principais características da imagem formada sobre a retina num olho de visão normal ?
Resp: A imagem formada por um olho normal é real, invertida, menor que o objeto e se forma exatamente sobre a retina.
5.3 – Sem alterar a configuração e o alinhamento óptico. Identifique o contorno que identifique o olho hipermetrope.
Figura 09 - Imagem do olho de visão hipermetrope
5.5 - Sem alterar a configuração e o alinhamento óptico. Identifique o contorno que identifique o olho míope.
Figura 10 - Imagem do olho de visão míope
5.6 – Identifique, colocando sobre a linha “ LENTE CORRETIVA ”, a lente capaz de corrigir o defeito de visão provocado pela míopia.
Figura 11 - Imagem do olho de visão míope com lente corretiva
 
Conclusão:O olho é uma parte do nosso corpo extremamente complexa. Com ele podemos focalizar um objeto, controlar a quantidade de luz que entra e produzir uma imagem nítida de um objeto. Sob esse aspecto o olho humano pode ser comparado a uma câmara fotográfica. No entanto, os mecanismos que permitem ao olho efetuar um sem número de operações (como o controle da luminosidade) são extremamente complexos.
Referência bibliográficas:
http://www.brasilescola.com/fisica/defeitos-na-visao-humana.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/definido-um-sistema-optico.htm
http://www.infoescola.com/visao/hipermetropia/
http://efisica.if.usp.br/otica/basico/visao/