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OTI0001- Óptica Física

Lúcio Minoru [email protected]

UDESC – CCT - DFI

Aula 5

Instrumentos Ópticos: O Olho Humano. Lupa, microscópio, telescópio.

O Olho Humano

Cap. 36: SearsQuase esférico: diâmetro ~ 2,5 cm.• Córnea (n ~ 1,376).• Humor aquoso (n ~ 1,336).• Cristalino (n ~ 1,437).• Humor vítreo (n ~ 1,336).

O Olho Humano

Pode focalizar, na retina, a imagem nítida de um objeto, desde oinfinito até o ponto próximo Pn que varia com a idade.

20060

4050

2240

1430

1020

710

Ponto Próximo (cm)IDADE(anos)

No Halliday: Pn ~ 15 cm

No Sears: Pn ~ 25 cm

Defeitos comuns da visãoResultam de relações incorretas entre distâncias

que ocorrem no olho.(a) Olho normal

– Forma sobre a retina uma imagem de um objeto que se encontra no infinito quando o olho está relaxado.

(b) Olho míope– O globo ocular é muito alongado em

comparação com o raio da curvatura (ou córnea muito encurvada).

– Os raios de um objeto situado no infinito são focalizados antes da retina.

(c) Olho hipermetrope– O globo ocular é muito curto ou a córnea não é

encurvada suficientemente.

– Os raios de um objeto situado no infinito são focalizados atrás da retina.

Correção da hipermetropia

(a) Olho hipermetrope sem correção.(b) Uma lente convergente fornece a convergência extra

necessária para o olho focalizar a imagem sobre a retina. A imagem virtual formada pela lente serve como objeto situado sobre o ponto próximo.

Correção da hipermetropiaExemplo : O ponto próximo de um certo olho hipermetrope está a 100

cm em frente ao olho. Para ver com nitidez um objeto situado a uma distância de 25 cm do olho, qual é a lente de contato necessária?

Solução : Desejamos que a lente forme uma imagem virtual do objeto em um local correspondente ao ponto próximo do olho, a uma distância de 100 cm do olho. Ou seja, quando p = 25 cm, i = -100 cm.

Necessitamos de uma lente convergente com distância focal f = 33 cm.

cmfcmcmipf

33100

1

25

1111 +=⇒−

++

=+=

Correção da miopia

(a) Olho míope sem correção.(b) Uma lente divergente fornece a divergência extra

necessária para o olho focalizar a imagem sobre a retina. A imagem virtual formada pela lente serve como objeto situado sobre o ponto próximo.

Exemplo : O ponto distante de um certo olho míope está a 50 cm em frente ao olho. Para ver com nitidez um objeto situado no infinito, qual é a lente necessária para os óculos de correção? Suponha que a lente seja usada a uma distância de 2,0 cm do olho.

Solução : O ponto distante de um olho míope está mais próximo do que o infinito. Para ver com nitidez objetos mais afastados do que o ponto próximo distante, é necessário que a imagem virtual do objeto se forme a uma distância que não seja maior do que o ponto afastado. Suponha que a imagem virtual de um objeto no infinito seja formada sobre o ponto afastado, a 50 cm do olho e a 48 cm da lente dos óculos. Ou seja, quando p = infinito, i = -48 cm

Necessitamos de uma lente divergente com distância focal f = -48 cm.

cmfcmipf

4848

11111 −=⇒−

+∞

=+=

Correção da miopia

A Lupa(a) O olho humano consegue focalizar

até um certo ponto próximo Pn.

– No Halliday: Pn ~ 15 cm

– No Sears: Pn ~ 25 cm

(b) O olho não focaliza um objeto mais próximo que Pn.

(c) O uso da lupa (lente convergente) restabelece o foco.

– O objeto fica na margem interna ao ponto focal f da lente.

A LupaAmpliação Angular

Considerando O no ponto focal:

• Aproximação de pequeno ângulo

• Triangulo (a):

• Triangulo (b):

θθ

θ'=m

θθ ≈tan

cm 15cm 15tan

hh ≈→= θθ

f

h

f

h ≈→= ''tan θθ

fm

cm 15≈θ

Microscópio Composto

Consiste basicamente de duas lentes delgadas côncavas:– Objetiva (distância focal fob)

– Ocular (distância focal foc)

• É utilizado para ver objeto colocado bem próximo da objetiva.• Objeto O colocado logo além do primeiro ponto focal F1 (p ~ fob).• Separação entre as lentes é ajustada de modo que a imagem real

aumentada e invertida esteja localizada na margem interna ao primeiro ponto focal F’1 da lente ocular.

• O comprimento do tubo s é relativamente maior que fob (i ~ s).

Microscópio Composto

Ampliação Lateral produzida pela objetiva:

A ocular atua como Lupa:

Ampliação total:

obf

s

p

im −≈−=

ocfm

cm 15=θ

ocob ff

smmM

cm 15−== θ

Telescópio Refrator

Arranjo de lentes similar a do microscópio, com seguintes diferenças:• Segundo ponto focal da objetiva F2 coincide com o primeiro ponto focal da

ocular F’1 .Ampliação Angular: Para raios paraaxiais (raios próximos ao eixo):

ob

ocmθθ

θ =

obob f

h'=θoc

oc f

h'−=θ

oc

ob

f

fm −=θ