Aula no. 11 - Educacional

Aula n.o 11
A VISÃO
01. Como funcionam exatamente os olhos? Até cerca
do ano 1000 d. C., acreditava-se que os olhos emitiam luz e que essa luz de algum modo formava uma
imagem. As pessoas pensavam que, se pusessem
uma mão em frente dos olhos, não haveria imagem
porque a luz deles não poderia passar.
Mas, cerca do ano 1020, o cientista árabe Al-Hazen
sugeriu corretamente que as coisas se passavam
exatamente ao contrário – que os olhos recebiam luz
em vez de a emitirem. Nos séculos que se seguiram,
médicos e cientistas fizeram estudos detalhados da
estrutura do olho. Aprenderam que o cristalino dos
olhos projeta uma imagem numa tela viva chamada
retina. Graças à invenção do microscópio, sabe-se
agora que a retina é um conjunto de células sensíveis à luz (cones e bastonetes) que enviam mensagens ao cérebro através do nervo óptico. Mas como
o olho forma imagem?
O olho forma uma imagem do mesmo modo que
uma máquina fotográfica: real, invertida e menor que
o objeto. A luz atravessa a lente e é focada na retina,
que é constituída por células ou terminais nervosos
sensíveis à luz. Quando a luz os atinge, são transmitidos sinais ao cérebro através do nervo óptico. A
imagem é projetada invertida sobre a retina, mas é
interpretada corretamente.
Quando existe visão binocular normal, ambos os
olhos fixam o mesmo ponto. A porção visual do cérebro funde as duas imagens numa única.
A córnea e o cristalino do olho formam uma lente fina
que está em média, a 2,2 cm de distância da retina.
Essa lente é deformável, ou seja, sua distância focal
pode ser modificada, alterando-se seu perfil, de
modo a formar uma imagem nítida na retina. Com
base nessas informações, DETERMINE a distância
focal da lente do olho humano quando se observa
um objeto muito distante.
a) A distância focal tem um valor superior a 2,2 cm
para focalizar um objeto muito distante.
b) A distância focal vale menos de 2,2 cm porque é
inversamente proporcional à distância entre o
objeto focalizado e a lente cristalina.
c) A distância focal é nula porque a imagem se forma
sobre a retina.
d) A distância focal vale exatamente 2,2 cm, porque
a imagem de objetos distantes deve formar-se
sobre o foco que, por sua vez, se posiciona na
retina para que essa imagem seja nítida.
e) Faltam dados numéricos para se equacionar e
resolver a presente questão.
02. A Ciência e a Tecnologia dependem muito do
conhecimento que se tem da natureza e das possibilidades de manipulação de ondas mecânicas e eletromagnéticas. O olho humano, por exemplo, tem
apenas um cristalino e uma retina sensível à luz.
Muitos insetos (como esta mosca figurada) têm
olhos compostos ou múltiplos que são divididos em
centenas ou milhares de compartimentos (omatídeos). Cada compartimento tem um olho individual
com o seu próprio cristalino. Isoladamente, estes
olhos não vêem o objeto completo, mas o encéfalo
do inseto junta todos os sinais para construir a imagem. As suas cores são brilhantes devido ao efeito
chamado interferência da luz. Assim sendo, determine dentre os fenômenos abaixo relacionados,
aquele em que não ocorre interferência de ondas:
a) bolhas de água e sabão coloridas;
b) os batimentos sonoros;
c) a formação de onda estacionária;
d) a região de penumbra no contorno da sombra de
um objeto;
e) a mancha de óleo colorida.
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03. A FOTOGRAFIA
A palavra vem do grego PHOTO, que significa LUZ,
e GRAPHOS, que designa a ESCRITA, significando,
no conjunto, “escrever ou gravar com a luz”.
O processo que faculta a obtenção de uma imagem
visível impressa por ação da luz, pode valer-se dos
aparelhos mais simples aos mais sofisticados.
Nenhum imagem fotográfica, no entanto, é totalmente nítida. Foram inventados diversos métodos
para medir o grau de nitidez, mas eles são aplicados
à imagem produzida pela lente da câmara. E
nenhuma lente é perfeita, mas as fórmulas e os cálculos óticos devem presumir que tal fenômeno
exista. Suponha então que, numa máquina fotográfica, a distância da objetiva ao filme é de 25 mm. A
partir das especificações dadas a seguir, assinale a
que corresponde a uma lente que poderia ser a objetiva dessa máquina:
a) convergente, de convergência + 4,0 di.
b) convergente, de convergência + 25 di.
c) convergente, de convergência + 40 di.
d) divergente, de convergência – 25 di.
e) divergente, de convergência – 4,0 di.
04. Em locais baixos como num vale, captam-se mal
sinais de TV, FM (frequência modulada) e de telefone celular, que são sinais de frequências altas,
mas captam-se bem sinais de rádio de frequências
baixas. Os sinais de rádio de frequências baixas
como aqueles das emissoras de AM (amplitude
modulada), são melhor captados porque:
a) refletem na Lua e voltam para a Terra;
b) refratam-se através de montanhas e obstáculos;
c) difratam-se mais facilmente devido ao maior comprimento de onda, além de refletirem-se na ionosfera;
d) provocam ressonância com as moléculas dos
materiais que se interpõe em seu caminho, propagando-se através deles;
e) sofrem reverberação devido à sua baixa frequência, o que prolonga a sua duração, atingindo distâncias maiores.
05. Sabe-se que o índice de refração (n) de um meio
indica o grau de dificuldade encontrado pela luz para
propagar-se nesse meio, sendo uma grandeza adimensional. De uma maneira geral, sabemos que o
índice de refração depende da frequência da luz incidente (f). A figura representa o gráfico do índice de
refração em função da frequência da luz incidente
para um determinado material.Se f1 e f2 representam
duas frequências quaisquer, podemos afirmar que,
dentro do material:
a) as velocidades da luz são iguais para as duas frequências;
b) a velocidade da luz com frequência f2 é maior que
a velocidade da luz com frequência f1;
c) a velocidade da luz com frequência f1 é maior que
a velocidade da luz com frequência f2;
d) nada podemos afirmar sobre as velocidades, pois
a velocidade da luz neste material independe da
frequência da luz incidente.
e) como a fequência da luz em um mesmo meio
pode ser variável, a velocidade fica sempre indeterminado.
06. Após a chuva, podemos ver no céu o fenômeno da
dispersão da luz solar, formando arco-íris. A figura
mostra o que ocorre com um raio de luz solar, ao
atingir uma gota de água. Representamos para simplificar a figura, apenas os raios de luz vermelha e
violeta, que limitam o espectro da luz branca.
Considerando as informações acima, responda às
seguintes perguntas.
A. O índice de refração da água é maior para a luz
violeta do que para a luz vermelha. Qual delas
propaga-se, dentro da gota, com maior velocidade?
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a) violeta, pois ocupa a parte superior da figura dada;
b) vermelha, pois a velocidade é inversamente proporcional ao índice de refração;
c) violeta, pois a velocidade é diretamente proporcional ao índice de refração da água da gota;
d) vermelha, porque o sua velocidade é maior no
interior da gota do que no ar;
e) tanto a luz vermelha quanto o violeta possuem a
mesma velocidade no interior da gota de chuva,
sendo um pouco menor do que no ar.
B. Quais os fenômenos, mostrados na figura, que
ocorrem com o raio de luz branca nas posições I,
II e III?
a) refração, reflexão, dispersão;
b) refração, refração, refração;
c) refração com dispersão, reflexão, refração;
d) refração com dispersão, reflexão, nova dispersão;
e) refração, refração, dispersão.
C. O que acontece com a frequência (f), a velocidade (v) de propagação e o comprimento de onda
da luz (λ) vermelha, ao passar do ar para a água?
a)
b)
c)
d)
e)
f
não muda
não muda
diminui
aumenta
não muda
v
não muda
aumenta
aumenta
diminui
diminui
não muda
diminui
aumenta
diminui
diminui
óculos ou lentes de contato. A medida em que a
idade avança, no entanto, todas as pessoas, mesmo
que possuam visão normal, passam a ter dificuldade
em ver de perto, pois contraem a presbiopia, também chamada de “vista cansada”, que é consequência do cansaço dos músculos que acomodam a
visão às variadas distâncias. É nesse momento que
entram em cena os “óculos de leitura”. O grau das
lentes corretivas, ou seja, sua vergência (V), é
medido em dioptrias (di) e é igual ao inverso da distância focal (f) da lente (medida em metros).
Com base no exposto, responda às questões a
seguir.
A. João, de idade avançada, tem presbiopia. O grau
das lentes dos óculos de João é +2,0 di. Assim, se
ele quiser projetar, sobre uma folha de papel, a
imagem do Sol, ele deverá posicionar as lentes
de seus óculos a uma distância da tolha, em centímetros, igual a:
a) 0,5
b) 5,0
c) 25
d) 50
e) 100
B. Para essa lente fornecer uma imagem virtual de
um objeto colocado diante dela, é necessário que
o objeto em questão esteja posicionado:
a) entre o foco e a lente.
b) sobre o foco dessa lente.
c) a uma distância d da lente, tal que f < d < 2f.
d) a uma distância d da lente, tal que d > 2f.
e) a qualquer distância da lente.
07. Miopia, hipermetropia e astigmatismo. Essas ametropias são erros de refração, pois provocam alterações no formato do olho e afetam a maneira como é
feita a refração, ou seja, como o olho direciona a luz
para focá-la na retina. Os erros de refração podem
ser pequenos e não prejudicar a visão. Porém,
quando são maiores, podem acarretar outros problemas nos olhos. Os principais sintomas dos erros de
refração são: diminuição da visão, desconforto nos
olhos e, ocasionalmente, dores de cabeça. Esses
sintomas normalmente desaparecem com o uso de
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08. Duas crianças observam um aquário com a forma de um paralelepípedo, cujas arestas são opacas. Uma delas
afirma que há, no aquário, apenas um peixinho; a outra afirma que há dois. Sabendo que essas crianças não
mentem, assinale a alternativa que melhor explica o que está ocorrendo.
Em cada alternativa os círculos representam as crianças, o(s) ponto(s) representa(m) o(s) peixinho(s) e o retângulo representa o aquário, todos vistos de cima.
09. Observe atentamente a tirinha abaixo do cartunista Maurício:
A lente em questão, que permitiu ao elefante enxergar a minúscula formiga, antes invisível aos seus olhos, é do
tipo:
a) divergente;
b) cilíndrica;
c) plano-côncava;
d) convergente;
e) bicôncava ou biconvexa.
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10. Inúmeras são as aplicações de lentes esféricas, tanto em instrumentos ópticos de observação como de projeção,
como também em lentes corretivas de anomalias no sistema óptico do globo ocular. Sobre lentes esféricas podemos afirmar que:
I. A lente utilizada no olho mágico de uma porta é divergente.
II. Se a imagem formada numa lente esférica é real, certamente ela é invertida em relação ao objeto.
III. Quando um objeto se aproxima de uma lente convergente até seu ponto focal, sua imagem real irá aumentar
de tamanho.
IV. Uma pessoa com visão normal pega emprestados os óculos do seu amigo que é míope. Podemos dizer que a
imagem que se formava na retina passa a formar-se fora da retina.
a) Todas as afirmativas são corretas.
b) Apenas III e IV são falsas.
c) Apenas a I está correta.
d) Apenas a II está falsa.
e) Apenas I e IV são corretas.
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Gabarito
07. A. d
1
1
1
V= → 2= →f=
f
f
2
01. d
02. d
03. c
f = 25 . 10–3 m
V=
V=
f = 0,5 m → f = 50 m
B. a
1
f
1
25 . 10
V = 40 di
–3
=
1000
25
04. c
05. c
06. A. b
B. c
C. e
08. d
09. d
10. a
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