7- Óculos e as diversas lentes para correção dos defeitos de visão

   Anatomia e funcionamento 

Esssa figura contém as principais partes do olho humano que participam da percepção visual.

 

Córnea: refrata os raios de luz que entram nos olhos e exerce o papel de proteção à estrutura interna do olho.

 

Íris: é a porção visível e colorida do olho logo atrás da córnea. A sua função é regular a quantidade de luz que entra nos nossos olhos.

 

Pupila: é a abertura central da íris, através da qual a luz passa.

 

Cristalino: é uma lente biconvexa natural do olho e sua função é auxiliar na focalização da imagem sobre a retina.

 

Retina: é a membrana fina que preeenche a parede interna e posterior do olho, que recebe a luz focalizada pelo cristalino. Contém fotoreceptores que transformam a luz em impulsos elétricos, que o cérebro pode interpretar como imagens.

 

Nervo ótico: transporta os impulsos elétricos do olho para o centro de processamento do cérebro, para a devida interpretação.

 

Esclera: é a capa externa, fibrosa branca e rígida que envolve o olho, contínua com a córnea. É a estrutura que dá forma ao globo ocular.

 

 Funcionamento

 

Como nós enxergamos?

 

Nossos olhos são como um câmara fotográfica. Ambos têm uma abertura para a passagem de luz, uma lente e uma anteparo onde a imagem é recebida e registrada.

Simplificando, vamos considerar possuindo uma única lente convergente biconvexa (meios transparentes, mais o cristalino) situada a 5 mm da córnea e a 15 mm da retina.

Quando os raios de luz provenientes de um objeto (fig. 7.2) atravessam essa lente, forma uma imagem real e invertida localizada exatamente sobre a retina para que ela seja nítida. A retina transmite as informações ao cérebro, através do nervo ótico, que processa uma inversão da imagem fazendo com que nós vejamos o objeto na sua posição normal. É assim

que a gente vê.

 

 

 

O olho e a máquina fotográfica

Lentes são dispositivos empregados em um grande número de instrumentos, tais como os óculos, a câmera fotográfica, o telescópio, o microscópio e muitos outros equipamentos de nosso cotidiano. As lentes são constituídas por um meio transparente que pode ser um vidro ou mesmo o plástico, limitado por faces curvas. Elas podem apresentar faces côncavas ou convexas.

Em razão da sua grande importância na prática diária, o estudo das lentes esféricas é muito importante para o entendimento de como se formam as imagens. Desde simples óculos até modernos e sofisticados equipamentos de observação e projeção, as lentes são largamente utilizadas. O olho humano, por exemplo, é uma verdadeira máquina fotográfica. Esse tem a capacidade de produzir a imagem de objetos externos, e essa imagem é formada sobre a retina. Quando não se enxerga bem, o problema encontra-se, na maioria das vezes, na formação da imagem, e para corrigir tal problema se faz uso dos óculos.

As lentes esféricas possuem classificações e características que diferem uma lente de outra. Elas podem ser classificadas da seguinte forma:

Lentes de bordas finas: quando as bordas são mais finas que a região central.

Lentes de bordas grossas: quando a região central é mais fina em relação às bordas, ou seja, nesse caso ocorre o contrário das lentes de bordas finas, veja:

As lentes esféricas podem apresentar dois comportamentos distintos com relação aos raios que incidem sobre as mesmas. Elas podem ser divergentes ou convergentes. Em uma lente convergente os raios de luz incidem sobre a lente e refratam-se de forma que as direções se convergem para o mesmo ponto. Nas lentes divergentes ocorre que os raios de luz paralelos entre si, que incidem sobre a lente, refratam-se em direções diferentes que divergem em um mesmo ponto. 

Equação dos fabricantes de lentes

 

A idéia básica ao lidarmos com as lentes, e que nos permite determinar a localização da imagem, é que a imagem formada pelo primeiro dioptro se torna o objeto para o segundo dioptro.

Vamos considerar um objeto O diante de uma lente de acordo com a figura abaixo. A imagem ) tem abcissa de tal forma que utilizando a equação anteriormente obtida para um dioptro esférico conjugada pelo primeiro dioptro (de raio

A imagem é o objeto (virtual nesse caso) para o dioptro de superfície com raio Para essa superfície temos (lembrando que o objeto é agora virtual para a superfície e que é negativo) 

Somando agora as duas últimas equações obtemos

Dividindo a equação anterior por n₁ obtém-se 

Esta equação é conhecida como equação dos fabricantes de lentes. Ela se torna inteiramente análoga à equação dos espelhos esféricos se definirmos a distância focal f através da relação 

A equação acima é conhecida também por equação dos fabricantes de lentes. Utilizando essa equação teremos, com essa definição, a equação

ue é uma equação análoga aos espelhos esféricos.

No caso em que uma das superfícies for plana, a equação se aplica igualmente, ela é até mais simples nesse caso, pois, basta tomarmos o raio de uma delas tendendo ao infinito. Por exemplo, se o primeiro dioptro for plano e o segundo for esférico de raio R a equação dos fabricantes se torna

A relevância da distância focal de uma lente pode ser analisada quando consideramos raios incidentes paralelamente ao eixo principal de uma lente. Nesse caso as lentes se dividem em duas categorias. Nas lentes convergentes os raios convergem para um ponto (o foco da lente). Este é o significado físico da distância focal. Ela nos dá a que distância da lente haverá a convergência dos raios paralelos. As lentes de borda fina são convergentes. 

Se a lente for divergente então os raios refratados não convergem para um ponto. No entanto, o prolongamento desses raios converge num ponto - o foco. As lentes de borda espessa são divergentes.

Tomemos, para ilustrar esse ponto, o ponto p tendendo para infinito (os raios vão agora se tornando paralelos). Para um objeto no infinito a imagem acontece no ponto 

ou seja, a imagem está no foco.

Lentes convergentes têm a distância focal positiva e lentes divergentes têm a distância focal negativa.

Método gráfico para as lentes delgadas
O método gráfico é muito útil para determinarmos as características da imagem (real, virtual, invertida ou não, maior ou menor).

Para a utilização do método gráfico basta que consideremos dois dentre três dos seguintes raios que se originam do objeto.

Raio 1 - raio incidente passando pelo centro da lente. Nesse caso, ele prossegue sem se desviar.

Raio 2 - raio incidente paralelamente ao eixo principal da lente. Nesse caso, o raio será refratado passando pelo foco (ou seu prolongamento, no caso das lentes divergentes).

Raio 3 - raio incidente passando por um dos focos será refratado saindo paralelamente ao eixo principal.

Tipos de Lentes

Para lentes biconvexas, plano-convexas ou côncava-convexas o comportamento da luz será de convergência, portanto, estas lentes são nomeadas de "convergentes" ou "lentes de bordas finas ou delgadas"

Para lentes bicôncavas, plano côncavas ou convexo-côncavas, o comportamento da luz será de divergência, portanto, estas lentes são nomeadas de "divergentes" ou "lentes de bordas grossas ou espessas"

Caso a lente esteja imersa em um ambiente cujo índice de refração é maior que o seu próprio, o comportamento será o inverso, ou seja: lentes divergentes convergirão os raios de luz, e lentes convergentes divergirão os raios de luz.

Estes instrumentos possuem enormes aplicações no cotidiano. Doenças visuais como hipermetropia e miopia são anuladas pelo uso de lentes específicas.

Bibliografia:

http://educar.sc.usp.br/otica/instrume.htm 

http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/lentes-esfericas.htm 

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/lentes/lentes-2.php 

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/corpo-humano-olho-humano/olho-humano-14.php