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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