Luz e Visão: julho 2013

quarta-feira, 10 de julho de 2013

Aula 03

Neste módulo vamos estudar a Visão

O olho humano e o seu funcionamento

O olho é o órgão do corpo responsável por captar as imagens do ambiente. É nele que se inicia o processo chamado visão. A visão é responsável por mais de 90% das informações que o ser humano é capaz de absorver.

Para podermos enxergar é preciso as ações de várias estruturas dentro e ao redor do globo ocular. O olho humano pode ser comparado com uma máquina fotográfica comum, porém, com recursos especiais.

http://nautilus.fis.uc.pt/cec/lar/sara/doc/teoria.pdf

Os meios refringentes

A córnea, o humor aquoso, o cristalino e humor vítreo constituem os meios refringentes. Estes formam o aparelho dióptrico do olho. A principal função deste sistema é fazer convergir sobre a retina os raios de luz focados.

http://www.aulas-fisica-quimica.com/8f_11.html

O caminho da Luz

Os raios luminosos incidentes na superfície externa da córnea são refratados devido a sua curvatura e à diferença entre o seu índice de refração (1,37 a 1,38) e o do ar (1,00).

Atrás da córnea existe um fluido claro, praticamente incolor, chamado humor aquoso (1,33).

A seguir vem a íris, um diafragma que controla o tamanho da abertura da pupila, por onde entra a luz.

Depois de ter atravessado a córnea, o humor aquoso e a pupila, a luz encontra o cristalino(1,38 a 1,41), funcionando como lente, responsável por praticamente o terço restante da focalização da luz na retina.

Na seqüência, o raio luminoso atinge o humor vítreo (1,33), uma substância clara e gelatinosa que preenche todo o espaço entre o cristalino e a retina. Como seu índice de refração é quase igual ao do cristalino, ele mantém os raios luminosos no curso estabelecido pela lente. Finalmente, o raio luminoso chega à retina.

Efeitos das lentes

A lente tem a capacidade de desviar os raios luz de modo que eles se encontrem em determinado ponto. Elas são feitas de material transparente e as suas superfícies são curvas. Quanto maior a curvatura da lente, maior será o seu efeito de desviar os raios de luz.

Lentes convergentes

Lentes divergentes http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/fisica/optica/convergentes-divergentes/

Defeitos da visão

Visão Normal: você pode ver um objeto com nitidez quando a luz que vem dele é focalizada exatamente sobre a retina do seu olho, conforme mostra a figura abaixo.

http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/documentos/md/ef/ciencias/2010-08/md-ef-ci-40.pdf

Miopia: pessoa que tem dificuldade de enxergar objetos distantes e possui visão de perto normal.

http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/documentos/md/ef/ciencias/2010-08/md-ef-ci-40.pdf

Para corrigir a miopia é necessário o uso de lentes divergentes, conforme mostra a figura abaixo. A lente divergente faz a imagem do objeto se deslocar para a retina.

http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/documentos/md/ef/ciencias/2010-08/md-ef-ci-40.pdf

Para demonstrar uma cirurgia de miopia temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=miatiTjFGUI

Hipermetropia: pessoa que tem dificuldade de enxergar objetos próximos e possui visão normal para objetos distantes. Isto se deve ao fato do olho ser curto.

http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/documentos/md/ef/ciencias/2010-08/md-ef-ci-40.pdf

Para corrigir a hipermetropia é necessário o uso de lentes convergentes, conforme a figura abaixo. A lente convergente faz a imagem do objeto se deslocar para a retina.

http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/documentos/md/ef/ciencias/2010-08/md-ef-ci-40.pdf

Para explicar o que é a hipermetropia temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=BC6NfrIyAIw

Astigmatismo: pessoa que possui curvatura irregular da córnea ou uma forma irregular do cristalino, produz uma imagem distorcida e/ou borrada na retina.

Para corrigir o astigmatismo é necessário o uso de lentes cilíndricas, conforme a figura abaixo

http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/modules/mylinks/viewcat.php?cid=48&min=530&orderby=titleA&show=10

Para entender o astigmatismo temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=ly2iyTF-ApQ

Presbiopia ou vista cansada: pessoa que apresenta enrijecimento dos músculos ciliares, com isso, a capacidade de acomodação do cristalino se reduz e ele torna-se menos flexível.

Para corrigir a presbiopia é necessário o uso de lentes convergentes (bifocal), conforme a figura abaixo

http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/modules/mylinks/viewcat.php?cid=48&min=530&orderby=titleA&show=10

Para entender a presbiopia temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=HZR7pbe8Gek

Exercícios

1) Qual é o órgão do corpo responsável pela visão? Com que esse órgão pode ser comparado?

O olho humano. Ele pode ser comparado a uma máquina fotográfica

2) Qual é a constituição dos meios refringentes?

Os meios refringentes são constituídos pela córnea, humor aquoso, cristalino e humor vítreo. Eles formam o aparelho dióptrico do olho.

3) Qual é a função das lentes? E como elas são feitas?

As lentes tem a capacidade de desviar os raios de luz de modo que eles se encontrem em determinado ponto. Elas são feitas de material transparente e as suas superfícies são curvas. Quanto maior a curvatura da lente, maior será o seu efeito de desviar os raios de luz.

4) Cite dois exemplos de lentes.

Lentes convergentes e lentes divergentes.

5) Explique dois tipos de defeitos da visão. O que fazer para corrigi-los?

Miopia: pessoa que tem dificuldade de enxergar objetos distantes e possui visão de perto normal. Para corrigir a miopia é necessário o uso de lentes divergentes, conforme mostra a figura abaixo. A lente divergente faz a imagem do objeto se deslocar para a retina.

Hipermetropia: pessoa que tem dificuldade de enxergar objetos próximos e possui visão normal para objetos distantes. Isto se deve ao fato do olho ser curto. Para corrigir a hipermetropia é necessário o uso de lentes convergentes, conforme a figura abaixo. A lente convergente faz a imagem do objeto se deslocar para a retina.

Aula 02

Agora vamos falar dos Fenômenos da propagação da luz.

Reflexão: É o fenômeno onde o feixe de luz retorna para o mesmo meio de propagação ao atingir a superfície. Ao atingir a superfície refletora plana a luz é refletida com o mesmo ângulo de incidência.

Para melhor visualização deste fenômeno temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=O_y2UFchpIw

Refração: É o fenômeno onde o feixe de lu passa para outro meio de propagação ao atingir a superfície. Quando isso ocorre a de velocidade da luz é alterada.

Para melhor visualização deste fenômeno temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=qsMpgD2aZao

Absorção: É o fenômeno onde o feixe de luz não ultrapassa a superfície, ou seja, não passa para outro meio de propagação, e também não é refletido pela superfície. Quando isso ocorre quer dizer que a luz é absorvida.

Para melhor visualização deste fenômeno temos o seguinte vídeo:

http://www.youtube.com/watch?v=-DQ87Ws8cto

Difração: É o fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo que possui uma abertura, então forma-se uma curvatura na onda, a parte da onda que passar pela abertura é difratada, possibilitando um alargamento dos feixes de luz. Quanto menor for a abertura do obstáculo, maior será a difração dos feixes de luz.

Interferência: É o fenômeno onde ocorre a superposição de duas ou mais ondas num mesmo ponto.

Uma grande curiosidade quando se trata da luz é saber a cor dos objetos, e é deste assunto que vamos tratar agora.

A cor de um objeto

A cor de um objeto é a cor refletida por este objeto. Por exemplo, se dizemos que um objeto é verde, significa que este objeto reflete apenas a cor verde e absorve as demais cores.

A luz branca (luz do Sol) – É composta por vários tipos de luz de diferentes cores. Quando pensamos no arco-íris podemos perceber que ele é resultado da decomposição da luz branca do Sol. Essa decomposição ocorre nas gotículas de água suspensas no ar. As cores que compõem a luz branca são: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil, violeta.

Um objeto branco reflete todas as cores e um objeto preto absorve todas as cores.

http://www.dpi.inpe.br/~carlos/Academicos/Cursos/Pdi/pdi_cores.html

Agora para colocar em pratica o aprendizado iremos fazer alguns exercícios.

Exercícios:

1) O que é luz?

De acordo com Albert Einstein a luz se comporta ora como partícula ora como onda. A luz pode ser considerada uma onda eletromagnética, que se estende desde os raios X até as microondas, e inclusive a energia radiante que produz a sensação de visão.

2) Diferencie uma fonte de luz primária de uma fonte de luz secundária e dê exemplos de cada uma delas.

Fonte de luz primária é aquela capaz de emitir luz própria, proporcionando, então, iluminação para o meio onde está sendo emitida. Por exemplo: sol, vela, lâmpada, semáforo, etc. Fonte de luz secundária, são os corpos que não possuem a capacidade de emitir luz própria, apenas refletem a luz que recebem. Por exemplo: terra, lua, maçã, livro, etc. (qualquer tipo de objeto).

3) Quais são os meios de propagação da luz? Explique cada um deles.

Transparentes – são aqueles que permitem a passagem dos raios de luz, sem distorcer a imagem, possibilitando ver os corpos com nitidez. Por exemplo: vidro polido, ar atmosférico, etc.

Translúcidos – são aqueles que permitem a passagem de luz, porém de maneira desordenada, distorcendo a imagem, fazendo com que os corpos sejam vistos sem nitidez. Por exemplo: vidro fosco, plásticos, etc.

Opacos – são aqueles que impedem completamente a passagem de luz, não permitindo a visão de corpos através dos mesmos. Por exemplo: vaso, portas de madeira, paredes de cimento, pessoas, etc

4) Quais são os princípios fundamentais da óptica?

Princípio da Propagação Retilínea – a luz sempre se propaga em linha reta;

Princípio da Independência de raios de luz – os raios de luz são independentes, podendo até mesmo se cruzarem, não ocasionando nenhuma mudança em relação à direção dos mesmos;

Princípio da Reversibilidade da Luz – a luz é reversível. Isso significa que se vemos uma pessoa através de um espelho, certamente essa pessoa também nos verá. Assim, os raios de luz sempre são capazes de fazer o caminho na direção inversa.

5) Qual a cor de um objeto que reflete a cor verde e absorve as demais cores? E um objeto que reflete todas as cores?

Verde e branco, respectivamente.

Aula 01

Caros alunos nesta primeira aula iremos conhecer um pouco sobre a Luz.

O que é Luz?

Alguns filósofos da Grécia antiga tentaram explicar a natureza da luz.

Para Platão os nossos olhos emitiam partículas que possibilitavam enxergarmos os objetos.

Platão

Outro filósofo chamado Ptolomeu acreditava que para enxergamos os objetos era necessário iluminação

Ptolomeu

Kepler explicou como era o processo de visão.

Kepler

Isaac Newton acreditava que a luz era composta de pequenas partículas emitidas pelos corpos. Para ele, existiam várias cores, e o tamanho e a forma dessas partículas causavam sensações de cores diferentes nos olhos das pessoas. Era contrário a teoria ondulatória e defendia a teoria corpuscular.

Isaac Newton

Já Christian Huygens defendia a teoria ondulatória, acreditava que a luz fosse como um tipo de vibração, algo parecido com o som.

Christian Huygens

Para Albert Einstein a luz se comporta ora como partícula ora como onda. Essa duplicidade de comportamento é o que encontramos hoje.

Albert Einstein

A luz pode ser considerada uma onda eletromagnética, que se estende desde os raios X até as microondas, e inclusive a energia radiante que produz a sensação de visão.

Óptica

A óptica é a área da física que estuda os fenômenos relacionados à luz. Explica os fenômenos da reflexão, refração e difração. Pode ser dividida em:

Óptica geométrica: estuda os fenômenos ópticos relacionados às trajetórias seguidas pela luz. Considera a propagação da luz em linha reta. Fenômenos como a reflexão e a refração.

Raios de luz: Representação de forma geométrica a trajetória da luz, indicando a direção e o sentido de propagação. É representado por um segmento de reta orientado no sentido da propagação.

Cônico convergente: os raios de luz convergem para um ponto;

Cônico divergente: os raios de luz divergem a partir de um ponto;

Cilíndrico paralelo: os raios de luz são paralelos entre si.

Princípio da Propagação Retilínea: a luz sempre se propaga em linha reta;

Óptica física: estuda os fenômenos ópticos, levando em conta a teoria sobre a composição da luz, considera a teoria ondulatória. Fenômenos como a difração e a interferência.

Conceitos básicos

Feixe de luz: É um conjunto de infinitos raios de luz; um feixe luminoso pode ser:

Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Fundamentos/luz.php

Fontes de luz - Corpo Luminoso e Corpo Iluminado

Corpo Luminoso - É uma espécie de luz primária capaz de emitir luz própria, proporcionando, então, iluminação para o meio onde está sendo emitida. Por exemplo: sol, vela, lâmpada, semáforo, etc.