BIOFÍSICA DA VISÃO

Amarelo Verde Vermelho

Azul Preto Rosa

Laranja Marrom Cinza

Roxo Branco Vermelho

Olho Humano

Ponto Cego

Cones e

Bastonete

s

*A retina é composta

de células sensíveis à

luz. A função da

retina é de

transformar sinais

luminoso em impulsos

elétricos.

*Cones e bastonetes que são

células sensíveis a luz. Cada tipo

de cone é sensível a uma

determinada cor

•Existem pessoas que não conseguem distinguir cores. Podendo

ver cores trocadas ou até em preto e branco. Jhon Dalton não

enxergava o vermelho, por causa dele, esta deficiência ficou

conhecida como daltonismo. Que é causado por defeitos na

retina ou no nervo óptico, e é hereditário

fóvea

Daltonismo

Como é visto o Calor ?

Reflexão e Refração

Propagação da Luz - Refração• Raio é o raio incidente

• Raio é o raio refletido

• Raio é o raio refratado nomeio translúcido

• Raio é o raio internamenterefletido

• Raio is o raio refratadoquando sai do meiotranslúcido

Arco- ìris

PAS UnB – 2010 item 122

Cores dos objetos•Cada cor depende do

comprimento de onda da luz

correspondente àquela cor. O

comprimento de onda da luz

é a distância entre duas

cristas suscessívas de onda.

•As sete cores do espectro

podem ser obtidas por

meio da mistura de apenas

três delas: Vermelho,Verde

e Azul, que são

denominadas cores

primárias aditivas.

•As substáncias responsáveis

pela cor de um objeto são

denominadas pigmentos.cada

pigmento absorve e reflete

algumas cores

NÚMERO DE IMAGENS

Refração

• Um raio de luz muda a sua direção de propagação, ao passar de um meio para o outro, em um fenômeno chamado de refração da luz. Esta mudança de direção ocorre porque a luz tem velocidade diferente em cada meio.

• A refração é a mudança de velocidade de propagação de uma onda ao cruzar a interface entre dois meios distintos, geralmente acompanhada de mudança da direção de propagação

O índice de refração

• A luz se propaga no vácuo com velocidade de 299.792.458 m/s. A velocidade da luz no vácuo (c) é a maior velocidade possível, segundo a Teoria da Relatividade de Enstein. Desta forma, podemos afirmar que, em qualquer meio material, a velocidade da luz é menor que (c). O índice de refração (n) de uma substância é definido como a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio. v

cn

• Na água, a luz se propaga com uma velocidade de v= 225.407.863,15 m/s, e assim o índice de refração vale

nágua= 299.792.458 = 1,33

225.407.863,15

Quanto maior o índice de refração de uma substância, menor a velocidade da luz naquele meio.

MATERIAL ÍNDICE DE

REFRAÇÃO

Ar 1

Água 1,33

Acrílico 1,49

Vidro 1,6 a 1,9

Diamante 2,4

• 1º Vestibular 2011 – item 46 (refração)

• PAS 2010 – item 118 (índice de refração)

Lei de Snell• Ao encontrar uma interface entre dois meios, uma onda pode dividir-se em

duas. Uma vai ser a onda refletida e a outra, que penetra no segundo meio, é a onda refratada. A onda refratada sofre mudança na sua velocidade de normalmente acompanhada por uma variação de direção de propagação da luz nos dois meios. Esta relação é conhecida como Lei de Snell, é escrita da seguinte forma:

2211 sennsenn

Exemplo• UFRJ - Um raio luminoso que se propaga no ar (nar = 1) incide

obliquamente sobre um meio transparente de índice de refração n, fazendo um ângulo de 60° com a normal. Nessa situação, verifica-se que o raio refletido é perpendicular ao raio refratado, como ilustra a figura. Calcule o índice de refração n do meio.

Caso Particular

• Um caso especial da refração verifica-se quando o ângulo de incidência é zero, ou seja, o raio incide perpendicularmente na interface. Nesse caso, o ângulo de refração também será zero, e o raio não muda a direção de propagação.

Reflexão interna total

• Observando a lei de Snell para o caso em que a onda passe de um meio com um índice de refração para outro, com índice de refração menor, vemos que existe um valor do ângulo de incidência acima do qual não é possível encontrar nenhum do ângulo de refração que satisfaça a lei de Snell. Este é o caso, por exemplo, de um feixe de luz passando da água (nágua=1,33) para o ar (nar=1,0).

Ângulo limite (θlimite)

• Denominamos de ângulo limite, ou ângulo crítico de incidência, o ângulo de incidência para o qual o feixe refratado faz um ângulo de 90º com a normal.

• Podemos calcular o valor do ângulo crítico usando a Lei de Snell, com n1>n2 e θ2=90º n1sen θc=n2sen90º.

Sen θc= n2

n1

AFA 2011

O céu é azul?

A atmosfera é composta de muitas partículas: gotas de água,

fumaça e gases, todas elas afastam os raios solares que entram

na atmosfera do seu caminho direto; desviam-na para os

nossos olhos, fazem-na visível.

Fibra Óptica

A fibra tem um núcleo de sílica e uma interface de sílica misturada com

outro material de menor índice de refração. Por causa da diferença de

índice de refração entre o núcleo e a interface, um feixe de luz fica

confinado no interior da fibra e viaja por ela como a água em um cano. O

ângulo com que o feixe incide sobre a interface é sempre maior que o

ângulo crítico, fazendo com que a luz se reflita totalmente e fique presa na

fibra. Uma fibra é incomparavelmente mais eficiente para transporte de

sinais de comunicação que um fio de cobre. Diferentemente de um fio de

cobre, a fibra não sofre interferências de campos elétricos e magnéticos.

Além disso, usando freqüências ligeiramente diferentes, é possível

transmitir um número imenso de sinais por uma única fibra, sem perigo de

aparecer linha cruzada.

É SÓ MIRAGEM

Reflexões internas no Diamante

Está lembrado do ângulo crítico?

Quanto maior o índice de refração de

um material transparente, menor o

ângulo crítico. Depois que um feixe de

luz entra em um material de grande

índice de refração, só sai se incidir,

internamente, com um ângulo menor

que o ângulo crítico.

O diamante tem um índice de

refração n = 2,40. Com esse valor do

índice de refração, o ângulo crítico do

diamante (em relação ao ar) é pouco

maior que 24º. Uma vez dentro do

diamante, a luz só sai se incidir na

superfície interna com um ângulo

menor que esse. De 24º até 90º a luz se

reflete de volta.

• PAS UnB 2010 – item 120

PAS / UnB - 2004

Levando-se em conta o índice de

refração e a velocidade de

propagação no vidro, podemos

afirmar que:

Obs.:

Vve = velocidade da luz vermelha

Vam = velocidade da luz amarela

Vaz = velocidade da luz azul

a) Vve < Vam < Vaz

b) Vve > Vam > Vaz

c) Vve > Vam < Vaz

d) Vve = Vam = Vaz

e) Vve < Vam > Vaz

UNICAMP 2012 - Nos últimos anos, o Brasil vem implantando em diversas cidades o sinal de televisão digital. O sinal de televisão é transmitido através de antenas e cabos, por ondas eletromagnéticas cuja velocidade no ar é aproximadamente igual à da luz no vácuo.

b) Cabos coaxiais são constituídos por dois condutores separados por um isolante de índice de refração n e constante dielétrica K , relacionados por K = n2 . A velocidade de uma onda eletromagnética no interior do cabo é dada por v = c / n

Qual é o comprimento de onda de uma onda de frequência f = 400MHz que se propaga num cabo cujo isolante é o polietileno (K = 2, 25) ?

• REVISÃO GERAL

• CONTEÚDOS ESTUDADOS ATÉ AQUI

• Calcule o índice de refração da glicerina, sendo dados sen 1 = 0,50 e sen 2 = 0,34.

• Qual o valor da velocidade de propagação da luz na glicerina? Considere a velocidade da luz no ar, igual a no vácuo.

• (UnB) Um prisma reto de vidro cuja base éum triângulo retângulo isóceles foitotalmente mergulhado em água. Calcule omenor índice de refração que tal prismadeverá ter, para que reflita por completoum raio que incida normalmente em umadas faces menores. Considere que o índicede refração da água seja igual a 0,95 x ,multiplique por 10 o valor calculado,desconsiderando, depois, a partefracionária de seu resultado, caso exista.

(2ºVestibular UnB - 2010)

A figura I ilustra uma imagem da nebulosa planetária NGC7662. Aocontrário do que essa imagem sugere, as nebulosas planetárias não são tãoetéreas e tranquilas; na realidade, sãoenormes e tempestuosas. Adornandotoda a Via Láctea como enfeites de árvore de Natal, as nebulosasplanetárias são os restos coloridos de estrelas de baixa massa – aquelas com tamanho inferior a oito vezes a massasolar. As estrelas, ao morrerem, perdem suas camadas externas, quese transformam em uma espécie de vento, cuja velocidade atinge até 1.000 km/s.

As estrelas, gradualmente, vão-se desfazendo até chegarem àscamadas mais quentes e profundas, quando emitem luz ultravioletacapaz de ionizar o vento e torná-lo fluorescente.No fenômeno da fluorescência, um átomo absorve energia e a reemite na forma de radiação eletromagnética, composta de umacoleção de comprimentos de onda característicos, sendo parte deles compreendida na região do visível, conforme ilustra a figura II, queexemplifica o caso do átomo de hidrogênio. No estudo dessefenômeno, para se identificar a presença de cada elemento químiconas estrelas e nebulosas, usam-se cores, que podem serdeterminadas por meio de um espectroscópio, cujo esquema básicoé mostrado na figura III.A partir dessas informações, julgue os itens (certo ou errado), sabendo que a relação entre a energia E de um fóton e o seucomprimento de onda λ é dada por E = , em que h = 6,62 · 10–34 J·s é a constante de Planck e c = 3 · 108 m/s, a velocidade da luz no vácuo.

1) Ao se usar o espectroscópio ilustrado na figura III para analisar aluz visível emitida pelo átomo de hidrogênio, obtêm-se trêsimagens da fenda sobre o filme ou detector, uma para cada cor,como mostra a figura II.

2) No prisma ilustrado na figura III, a velocidade de propagação daluz vermelha é menor que a velocidade de propagação da luzvioleta.

3) Considerando-se como poder de resolução de umequipamento a capacidade em distinguir duas cores próximas, écorreto inferir que o poder de resolução do espectroscópiorepresentado na figura III independe da distância focal da lenteque focaliza o feixe sobre o filme.

4) Se o espectro da figura II tivesse sido obtido a partir da luzemitida por uma estrela que se afasta velozmente da Terra,então todas as linhas espectrais ficariam deslocadas à direitadas linhas da figura II.

UnB – 2010) A técnica empregada no espectroscópio que permite distinguiros elementos químicos presentes em uma estrela tem por princípiofundamental as diferenças de :

a) frequências das radiações emitidas pelos vários elementos químicosexistentes na estrela.

b) velocidades de propagação das cores da radiação no trajeto da estrela àTerra.

c) polarização da luz emitida por cada um dos elementos químicos quecompõem a estrela.

d) intensidade da radiação emitida por cada um dos elementos químicosque compõem a estrela.

Vestibular - UnB 2008As figuras acima representam parte do

sistema de lentes do olho de um inseto,

com seus componentes biológicos,

sendo a retínula o elemento receptor de

luz, cujo centro é ocupado por um

cilindro translúcido, chamado

rabdoma. Ao redor do rabdoma estão

localizadas células fotorreceptoras.

Sabe-se que os raios de curvatura das

lentes dos olhos dos insetos são fixos.

Portanto, esses animais não têm a

capacidade de variar a distância focal

do olho por meio da variação da

curvatura de suas lentes, uma

propriedade conhecida como poder de

acomodação, presente no olho humano.

Considerando essas informações,

julgue os itens seguintes.

Ítens 60 e 61

60) Considere que os raios luminosos quechegam ao rabdoma sofram reflexõesinternas totais nas suas paredes, atéchegarem à fibra do nervo óptico, comoilustrado na figura. Nesse caso, para queessas reflexões totais ocorram, a região queenvolve o rabdoma deve possuir índice derefração menor que o índice de refração dopróprio rabdoma.

61) Diferentemente dos mamíferos, quepercebem a luz por meio de olhos simples, osinsetos o fazem por meio de olhoscompostos.

• Um raio de luz, que incide em uma interface ar-acrílico como mostra a figura1 a seguir. A partir deseus conhecimentos de física determine

a) o índice de refração do acrílico e o ângulo limitepara este material.

b) A velocidade da luz

No acrílico.

figura 1, foto by: Pedro, 2ºD. Colégio Marista Champagnat.

• Um feixe de luz entra no interior de uma caixa retan­gular de altura L, espelhada internamente, através de uma abertura A. O feixe, após sofrer 5 reflexões, sai da caixa por um orifício B depois de decorrido 10–8

segundo. Os ângulos formados pela direção do feixe e o seg­mento AB estão indicados na figura.