UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC

CENTRO DE EDUCAÇÃO DO PLANALTO NORTE – CEPLAN

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – HABILITAÇÃO MECÂNICA

DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II

RELATÓRIO DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO N° 01: “OTICA DO OLHO HUMANO”

ACADÊMICOS:

CARLOS BRUECKHEIMER

DOUGLAS CORTIÇO

JOSELI SOUZA

JULIANE SPINELLO

LUAN STALL

MARALU SPITZNER

PROFA. FERNANDA P. DISCONZI

SÃO BENTO DO SUL – 2015

1. Introdução

O olho humano é um sistema óptico complexo, formado por vários meios

transparentes além de um sistema fisiológico com inúmeros componentes.

Didaticamente o olho humano pode ser dividido em:

Cristalino – Parte frontal do olho que funciona como uma lente

convergente, do tipo biconvexa.

Pupila – Comporta-se como um diafragma, controlando a

quantidade de luz que penetra no olho.

Retina – É a parte sensível à luz, onde são projetadas as imagens

formadas pelo cristalino e enviadas ao cérebro.

Músculos ciliares – comprimem convenientemente o cristalino,

alterando a distância focal.

Todo o conjunto que compõe a visão humana é chamado globo ocular.

Estudaremos essas disfunções do globo ocular e qual o melhor método

de correção desses problemas:

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. O

míope tem grandes dificuldades de enxergar objetos distantes.

Hipermetropia - é um defeito oposto à miopia, ou seja, aqui existe uma

diminuição do globo ocular. Nesse caso a imagem de objetos próximos é

formada além da retina, fazendo aquelas imagens não sejam formadas com

nitidez.

2. Objetivos

O objetivo principal deste experimento é estudar como são formadas as

imagens na retina do olho.

O experimento ainda abrange como são formadas as imagens no olho

comprometido pela hipermetropia e miopia, buscando analisar como são

corrigidas as imagens nesses casos.

3. Teoria

Uma lente é um corpo transparente limitado por duas superfícies

refratoras com um eixo central em comum. Quando a lente está imersa no ar a

luz é refratada ao penetrar na lente, atravessa a lente, é refratada uma

segunda vez e volta a se propagar no ar. As duas refrações podem mudar a

direção dos raios luminosos.

Uma lente que faz com que raios luminosos inicialmente paralelos ao

eixo central se aproximem do eixo é chamada de lente convergente.

Uma lente que faz com que os raios se afastem do eixo central é

chamada de lente divergente.

Quando um objeto é colocado diante de uma lente convergente ou

divergente a difração dos raios luminosos pela lente pode produzir uma

imagem do objeto.

4. Procedimento experimental

Equipamentos utilizados:

- Papel;

- Caneta;

- Régua;

- Fonte de luz;

- Modelo de olho humano.

4.1Imagens formadas no olho

Procedimento:

- Coloque a tela “retina” na ranhura do meio, marcado como

NORMAL.

- Coloque a lente de +400 mm na ranhura identificada como

SEPTUM.

- Coloque sua mão na frente do modelo de olho, cerca de 50 cm da

córnea. Use uma luminária para iluminar a sua mão. Você pode ver

uma imagem na tela de retina? Mover sua mão para cima, baixo,

esquerda e direita. Como é o movimento da imagem?

- Desenhar uma figura assimétrica sobre uma folha de papel e

segurá-la na frente do modelo do olho. É a imagem invertida de sua

figura na retina? Inverta a figura, ou seja, coloque-a de cabeça para

baixo. Como é que a figura pareça agora? Esboçar a imagem da

retina.

4.2Hipermetropia

Procedimento:

- Definir o modelo de olho para visão de perto normal (colocar a lente

de +62 mm na ranhura de septo, retirar as outras lentes, e verifique

se a retina está na posição NORMAL). Posicione o olho para uma

fonte de luz. Ajuste a distância do olho para a distância até a fonte de

luz para que a imagem fique em foco.

- Mover a retina para a ranhura da frente, marcado por FAR.

Descreva o que acontece com a imagem. Isto é o que uma pessoa

com hipermetropia vê quando se tenta olhar para um objeto próximo.

- Diminuir o tamanho da pupila, colocando na ranhura marcada por

“A”. O que acontece com a clareza da imagem? Remover a pupila.

- Coloque a fonte de luz um pouco mais distante e descreva a

imagem. Foi necessário mudar a lente para olhar de longe?

- Retornar a fonte de luz para uma posição anterior (mais próxima ao

olho). Agora você irá corrigir a hipermetropia, colocando os óculos

sobre o modelo. Encontrar uma lente que traz a imagem em foco

quando você o coloca na frente do olho na ranhura 1. Anote o

comprimento focal da lente.

- Uma lente corretiva não é geralmente descrita por sua distância

focal, mas sim pela sua convergência V (V=1/f), que é medido em

unidades de chamada de dioptrias (1 dioptria = 1 m-1). Qual é a

convergência da lente de óculos que você selecionou para o olho

modelo?

4.3Miopia

Procedimento:

- Definir o modelo de olho para a visão normal, próximo (colocar a

lente de +62 mm na ranhura do SEPTUM, retirar as outras lentes e

colocar a retina na posição normal). Com o modelo de olho voltado

para a fonte de luz mais próxima, ajustar a distância olho-fonte para

que a imagem fique em foco.

- Mover a retina para a ranhura anterior, marcado por NEAR.

Descreva o que acontece com a imagem.

- Diminua o tamanho da pupila, colocando-a na posição A. O que

acontece com a clareza da imagem? Retire a pupila.

- Agora você irá corrigir a miopia, colocando os óculos sobre o

modelo. Encontrar uma lente que traz a imagem em foco quando

você o coloca na frente do olho na ranhura 1. Anote a distância focal

da lente.

- Retire os óculos. Coloque a fonte de luz (objeto) mais longe do

modelo de olho. Descrever a imagem.

5. Resultados e análises

5.1Parte 1

Na primeira parte do experimento foi posicionada a mão cerca de 50 cm

de distância da córnea, onde podemos observar a formação da imagem

invertida na tela da retina, movendo a mão para direita, esquerda, acima e

abaixo observamos que a imagem ainda permanecia invertida.

Ainda na primeira parte do experimento, foi desenhado uma figura

assimétrica e posicionada na frente do modelo de olho, repetindo o que

aconteceu ao posicionar a mão, a figura assimétrica também aparece invertida

na retina. Posteriormente colocamos a mesma imagem de cabeça para baixo

na frente do modelo de olho e mais uma vez a imagem é invertida na tela da

retina.

(Imagem de “cabeça para cima”) (Imagem de “cabeça para

baixo”)

QUESTÕES PARTE 1

1- Se a imagem na retina é invertida, por que não vemos as coisas de

cabeça para baixo?

Nesse experimento observamos que a imagem formada na retina é sempre

o inverso do real, quem faz a correção da imagem é o cérebro e com isso

podemos ver as coisas como elas são.

2- Se você escreveu algo em um pedaço de papel e segurou-o de cabeça

para baixo na frente do olho, como seria olhar na retina? *Você seria

capaz de lê-lo facilmente?

Se escrevermos alguma coisa num pedaço de papel e segurarmos de

cabeça para baixo na frente da retina teríamos a palavra na posição correta e

olhando na retina do modelo do olho, poderíamos ler essa palavra sem

dificuldade. Agora se segurarmos um texto de cabeça para baixo para ler com

nossos próprios olhos, teríamos dificuldade, pois a nossa retina estaria

invertendo a imagem e novamente o cérebro converteria e teríamos a visão de

cabeça para baixo.

5.2Parte 2

Definido o modelo de olho para visão de perto normal (colocado a lente

de +62 mm na ranhura de septo, retirar as outras lentes, e colocada a retina

na posição NORMAL). Posicionado o olho para uma fonte de luz. Ajustada a

distância do olho até a fonte de luz para que a imagem ficasse em foco.

Conforme o procedimento do experimento, a retina foi movida para a ranhura

da frente, marcado por FAR, com isso observamos que a imagem teve uma

pequena diminuição e perda de foco.

Posteriormente, diminuímos o tamanho da pupila, colocando na ranhura

marcada por “A”, com isso, observamos uma melhora na clareza da imagem,

ou seja, melhor definição dos traços.

A pupila do olho reduzida (com abertura menor), produz maior

profundidade de campo, permitindo que a visão fique mais clara. A abertura da

pupila tem uma influência importante na profundidade do foco. Quando se

diminui a abertura, aumenta o intervalo de distância para o qual os objetos

aparecem nítidos. No olho humano a pupila diminui quando a intensidade de

luz aumenta. Observamos em nosso experimento que a imagem melhorou com

a diminuição da pupila, com isso, concluímos que a pessoa com hipermetropia

pode ver melhor sob luz forte.

Em seguida, colocamos a fonte de luz um pouco mais distante,

observando que a imagem diminuía e perdia o foco na retina, conforme

afastamos a fonte de luz, sendo necessária a correção com lentes.

Retornando com a fonte de luz mais próxima ao modelo de olho,

corrigimos a imagem, utilizando a lente +120, melhorando assim o foco da

imagem.

(Imagem antes da correção) (Imagem corrigida)

Calculando a convergência, temos:

V=1f

V= 10,120

V=8,3di

QUESTÕES PARTE 2

1- Por que ao se reduzir o tamanho da pupila a imagem se torna mais

clara? Será que uma pessoa com hipermetropia consegue ver melhor a

luz forte ou com pouca luz?

A pupila do olho reduzida (com abertura menor), produz maior

profundidade de campo, permitindo que a visão fique mais clara. A abertura da

pupila tem uma influência importante na profundidade do foco. Quando se

diminui a abertura, aumenta o intervalo de distância para o qual os objetos

aparecem nítidos. No olho humano a pupila diminui quando a intensidade de

luz aumenta. Observamos em nosso experimento que a imagem melhorou com

a diminuição da pupila, com isso, concluímos que a pessoa com hipermetropia

pode ver melhor sob luz forte.

2- Será que uma lente forte (alta potência) tem uma distância focal longa

ou curta? Quais são o poder e a distância focal de um pedaço fino e liso

de vidro sem curvatura? Olhe atentamente para as lentes de +62

milímetros e +400 milímetros. Qual lente tem maior curvatura?

Podemos comparar as lentes através de um número, chamado distância

focal, este número é em milímetros, trata-se da medição de uma

distância, então uma lente de +400mm amplia mais a imagem que uma

lente de +62mm, ou seja uma lente forte como por exemplo a +400mm

em relação a +62mm, tem uma distância focal longa. A distancia focal

de um pedaço fino e liso sem curvatura tende ao infinito.

A lente + 62 é a mais curva.

3- Para corrigir a hipermetropia é necessário mover a imagem formada

pelo olho para mais perto ou mais longe a partir do sistema de lente do

olho? Isso exige uma lente convergente ou divergente?

Na hipermetropia a imagem é formada após a retina, sendo

necessário mover a imagem para mais perto, para isso o ideal é usar

uma lente convergente.

4- As superfícies da lente corretiva que você utilizou no olho modelo são

côncavas ou convexas?

Convexas.

5- Ao usar óculos, uma pessoa vê uma imagem virtual de um objeto ao

invés do próprio objeto. Para hipermetropia, a distância entre o olho e a

imagem virtual do objeto é maior ou menor do que a distância entre o

olho e o objeto?

Com a correção da visão movemos a imagem para mais perto, sendo

assim, a distancia entre a imagem virtual do objeto é menor que a

distancia entre o olho e o objeto.

5.3Parte 3

Definido o modelo de olho para a visão normal, próximo (colocado

a lente de +62 mm

na ranhura do SEPTUM, retirado as outras lentes e colocado a retina na

posição normal). Com o modelo de olho voltado para a fonte de luz mais

próxima, ajustada a distância olho-fonte para que a imagem ficasse em foco.

Feito isto, movemos a retina para a ranhura anterior, marcado por

NEAR, onde observamos que a imagem desfoca e sofre um aumento.

(Imagem visão normal) (Imagem retina em NEAR)

Diminuindo o tamanho da pupila, colocando-a na posição A, observamos

um aumento na clareza da imagem, os traços ficam mais definidos.

(Imagem normal) (Imagem retina menor)

Para corrigir a miopia, testamos as lentes sobre o modelo, colocando-as

na ranhura 1.A lente que trouxe a imagem em foco foi a -1000.

Retirando os óculos e aumentando a distancia entre a fonte de luz e o

olho, temos uma imagem desfocada, conforme obervado na foto abaixo.

QUESTÕES PARTE 3

1. Por que reduzir o tamanho da pupila torna a imagem mais nítida? Será

que uma pessoa com miopia consegue ver melhor sob luz forte ou com

pouca luz?

A abertura da pupila tem uma influência importante na

profundidade do foco. Quando se diminui a abertura, aumenta o

intervalo de distância para o qual os objetos aparecem nítidos.

Observamos que com a diminuição da pupila a imagem se tornou mais

nítida, a pupila diminui quando o olho está exposto à luz, sendo assim,

uma pessoa míope consegue ver melhor sob luz forte.

2. Para corrigir a miopia é necessário mover a imagem formada pelo olho

para mais perto ou mais longe do sistema de lente do olho? Será que

isso exige uma lente convergente ou divergente? A curvatura desta lente

é côncava ou convexa?

Na miopia a imagem é formada antes da retina, para corrigir é

necessário mover a imagem para mais longe. A correção da miopia é

feita com lente divergente. Lentes divergentes são lentes que tem

curvatura côncava.

3. Para miopia, a distância entre o olho e a imagem formada pela lente de

óculos é maior ou menor do que a distância entre o olho e o objeto?

Como a imagem é formada antes da retina, a distância entre o

olho e a imagem formada pela lente de óculos é maior do que a

distância entre o olho e o objeto.

6. Conclusão

Com relação a primeira parte do experimento concluímos que no

processo da visão, a função do olho humano é formar uma imagem, no fundo

do olho, que é conhecida genericamente como “retina”, a imagem refletida na

retina é invertida e o cérebro faz a correção para que a imagem fique correta.

Seguindo para a segunda parte do experimento sobre hipermetropia, a

imagem de um objeto distante é focada atrás da retina, seja porque a córnea é

muito plana ou porque o eixo do globo ocular é muito curto. Tanto os objetos

próximos como distantes são percebidos como imagens borradas, para fazer a

correção é necessário que utilizemos lente positivas, que possui a capacidade

de convergência dos raios de luz, pois precisamos deslocar o ponto onde se

forma o foco “levando-o” até a retina. Já na terceira parte é o oposto da

hipermetropia, a miopia onde o globo ocular é muito alongado em relação ao

poder de refração do sistema ótico e os raios originados de um objeto

convergem a um plano anterior à retina e para corrigir problemas de miopia

utilizamos lentes negativas.

Bibliografia

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de

física. 8. ed. Rio de Janeiro:  LTC, 2009. 4 v.

DESCONHECIDO, Autor. Defeitos na visão. Disponível em <

http://www.brasilescola.com/fisica/defeitos-na-visao-humana.htm/>. Acesso em:

05/03/2015

DESCONHECIDO, Autor. Física Óptica. Disponível em <

http://www.brasilescola.com/fisica/optica.htm />. Acesso em: 05/03/2015

DESCONHECIDO, Autor. Lentes e Distância Focal. Disponível em < http://

http://www.fazendovideo.com.br/vtart_122.asp/>. Acesso em: 15/03/2015