26: Instrumentos ópticos e de visão
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É por meio da óptica e da imagem que a física permite o avanço nas principais áreas das biociências. Este capítulo ilustra a natureza facilitadora da física por meio da compreensão de como o olho humano é capaz de ver e como podemos usar instrumentos ópticos para ver além do que é possível a olho nu. É conveniente categorizar esses instrumentos com base na óptica geométrica e na óptica de ondas.
- 26.0: Introdução à visão e aos instrumentos ópticos
- Imagens complexas nos ajudam a entender a natureza e são inestimáveis para o desenvolvimento de técnicas e tecnologias a fim de melhorar a qualidade de vida. A imagem de um glóbulo vermelho que quase preenche a área da seção transversal de um minúsculo capilar nos faz pensar como o sangue passa e não fica preso. Somos capazes de ver bactérias e vírus e entender sua estrutura.
- 26.1: Física do olho
- O olho é talvez o mais interessante de todos os instrumentos ópticos. O olho se destaca na forma como forma imagens e na riqueza de detalhes e cores que consegue detectar. No entanto, nossos olhos geralmente precisam de alguma correção, para alcançar o que é chamado de visão “normal”, mas devem ser chamados de ideais em vez de normais. A formação de imagens pelos nossos olhos e a correção comum da visão são fáceis de analisar com a Óptica Geométrica.
- 26.2: Correção da visão
- A necessidade de algum tipo de correção da visão é muito comum. Miopia, ou miopia, é a incapacidade de ver objetos distantes com clareza enquanto objetos próximos estão nítidos. O olho superconverge os raios quase paralelos de um objeto distante e os raios se cruzam na frente da retina. Hipermetropia, ou hipermetropia, é a incapacidade de ver objetos próximos com clareza, enquanto objetos distantes podem estar claros. Um olho hipermetropia não converge raios suficientes de um objeto próximo para fazer com que os raios se encontrem na retina.
- 26.3: Cor e visão de cores
- O dom da visão é enriquecido pela existência da cor. Objetos e luzes estão repletos de milhares de tons que estimulam nossos olhos, cérebros e emoções. Duas questões básicas são abordadas neste breve tratamento: o que significa cor em termos científicos e como nós, como humanos, a percebemos?
- 26.4: Microscópios
- Nesta seção, examinaremos microscópios, instrumentos para ampliar os detalhes que não podemos ver a olho nu. O microscópio é um sistema de vários elementos com mais de uma única lente ou espelho. Um microscópio pode ser feito de duas lentes convexas. A imagem formada pelo primeiro elemento se torna o objeto do segundo elemento. O segundo elemento forma sua própria imagem, que é o objeto do terceiro elemento, e assim por diante. O traçado de raios ajuda a visualizar a imagem formada.
- 26.5: Telescópios
- Os telescópios são destinados à visualização de objetos distantes, produzindo uma imagem maior do que a imagem que pode ser vista a olho nu. Os telescópios coletam muito mais luz do que o olho, permitindo que objetos escuros sejam observados com maior ampliação e melhor resolução.
- 26.6: Aberrações
- As lentes reais se comportam de forma um pouco diferente de como são modeladas usando as equações de lentes finas, produzindo aberrações. Uma aberração é uma distorção em uma imagem. Há uma variedade de aberrações devido ao tamanho da lente, ao material, à espessura e à posição do objeto.
Miniatura: O olho humano, mostrando a íris. (CC-BY-SA-2.5; “Petr Novák, Wikipédia”).