SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE … · 2009-03-25 · SEL 5705 - FUNDAMENTOS Prof....

SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS

DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS

SEL 5705 SEL 5705 -- FUNDAMENTOS FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS FÍSICOS DOS PROCESSOS

DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICASMÉDICAS

Prof. Homero Schiabel(Sub-área de Imagens Médicas)

Prof. Homero SchiabelProf. Homero Schiabel(Sub(Sub--área de Imagens Médicas)área de Imagens Médicas)

I. ÓPTICAI. ÓPTICAI. ÓPTICA2. LENTES

Sistema óptico constituído, geralmente, por 3 meios ho-mogêneos e transparentes, separados por 2 superfícies esféricas ou por uma esférica e outra plana.Meios externos: normalmente AR (1 e 3 no ex.)Meio intermediário: normalmente VIDRO (2 no ex.)

2. LENTES2. LENTESSistema óptico constituído, geralmente, por 3 meios ho-mogêneos e transparentes, separados por 2 superfícies esféricas ou por uma esférica e outra plana.Meios externos: normalmente AR (1 e 3 no ex.)Meio intermediário: normalmente VIDRO (2 no ex.)

SEL5705 - Prof. Homero SchiabelSEL5705 - Prof. Homero Schiabel

1

n12

n2

3

n3

V1 V2

e

Vértices: V1 -V2Espessura: e

S1S2

O1O2

R1

R2

Centros de curvatura: O1 -O2Raios de curvatura: R1 -R2

2.1. LENTES CONVERGENTES / DIVERGENTES2.1. LENTES CONVERGENTES / DIVERGENTES• Dependem do meio (portanto, de n)⇒ Lentes de vidro (meio 1) no ar (meio 2):• Dependem do meio (portanto, de n)⇒ Lentes de vidro (meio 1) no ar (meio 2):

n1 = 1,5 n2 = 1,0


1 2

Convergente

1 2

Divergente

LENTE DELGADA ESPESSAConvergente nLENTE > nMEIO nLENTE < nMEIO

Divergente nLENTE < nMEIO nLENTE > nMEIO

LENTE DELGADA ESPESSAConvergente nLENTE > nMEIO nLENTE < nMEIO

Divergente nLENTE < nMEIO nLENTE > nMEIO

Convergente Divergente

2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme


• Para localizar a posição da imagem I (ou I’), parte-se da equação para superfícies refringentes esféricas:

ec1 c2S2 S1

r1

r2

O II’o

ii’

n1 n2 n2 – n1

o i r+ = (1)

• Para a superfície S1 :

(nova distância objeto = i’ + e, pois é como se o raio tivesse partido do ponto I’ e, agora, é como se todo o meio onde estão O e I’ fosse o vidro – meio com índice refração n – e o ar fosse da superfície S1adiante).


porque I’ é imagem virtual

1 n n – 1o -i’ r2

+ = (2)

n 1 1 – n i’+e i r1

+ = (3)

• Considerando n1 = 1,0 (ar) e n2 = n. Para a superfície S2 :

• Para lentes delgadas, e 0 e a eq. (3) fica:

(4)

• Somando (2) e (3):

(5)


n 1 1 – ni’ i r1

+ =

1 1 (n – 1) ( )

o i+ = -1 1

r1 r2

2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESDistância Focal2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESDistância FocalDistância Focal

Distância entre a lente e um objeto puntiforme sobre seu eixo cuja imagem esteja no infinito ouDistância entre a lente e a imagem de um objeto puntiforme sobre seu eixo situado no infinito

Distância entre a lente e um objeto puntiforme sobre seu eixo cuja imagem esteja no infinito ouDistância entre a lente e a imagem de um objeto puntiforme sobre seu eixo situado no infinito


F’F

f f

F

F’

f f

Da eq. (5), fazendo o ∞ e i = f:

equação geral daslentes delgadasou, ainda, combinando as eq. (5) e (6):

1/f = D = Vergência da Lente (dioptrias) [di] = [1/m](capacidade da lente em desviar a luz que nela incide >D (<f)

lente mais poderosa)


1(n – 1)

f r1=

1 –r2

1(6)

1f o

=1

+i1

(7)

2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme


(A) LENTE CONVERGENTE(A)(A) LENTE CONVERGENTELENTE CONVERGENTE

c FOF’

I

I<O (invertida)Imagem real

c FO F’I

I>O (direita)Imagem virtual

c FOF’

I

I>O (invertida)Imagem real

c F

O F’

I

I=O (invertida)Imagem real

OBS.:OBS.:–– c =c = ponto antiprincipal (2 x f);ponto antiprincipal (2 x f);–– se o objeto está sobre o focose o objeto está sobre o foco--objeto F’, a imagem se forma no objeto F’, a imagem se forma no

infinito (raios emergentes da lente: paralelos).infinito (raios emergentes da lente: paralelos).

Independentemente da posição do objeto, a imagem será sempre VIRTUAL, DIREITA E MENOR que ele.

Independentemente da posição do objeto, a imagem será sempre VIRTUAL, DIREITA E MENOR que ele.


2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme (B) LENTE DIVERGENTE(B)(B) LENTE DIVERGENTELENTE DIVERGENTE

F

O I

3. O OLHO HUMANO3. O OLHO HUMANO3. O OLHO HUMANO

Lo

• Pessoa com visão normal enxerga com nitidez objetos desde 25 cm de distância até o infinito • Distância focal da lente L do olho: variável !• Responsável: CRISTALINO + MÚSCULOS CILIARES

• Pessoa com visão normal enxerga com nitidez objetos desde 25 cm de distância até o infinito • Distância focal da lente L do olho: variável !• Responsável: CRISTALINO + MÚSCULOS CILIARES

Acomodação Visual


Córnea

Humor Aquoso

Cristalino

Humor Vítreo

Íris

Pupila

Músculo Ciliar

Mácula

Retina

Coróide

Nervo Ótico

Eixo Óptico

Eixo Visual

O OLHO O OLHO O OLHO



RETINARETINA

MÁCULAMÁCULA

FÓVEAFÓVEA


CONESCONES

BASTONETESBASTONETES

Sensibilidade relativa do olho humano “padrão”Sensibilidade relativa do olho humano “padrão”

SensibilidadeRelativa (%)

λ (ηm)400 450 500 550 600 650 700

20

40

60

80

100viol azul vde amar alar verm

ACOMODAÇÃO VISUALACOMODAÇÃO VISUALACOMODAÇÃO VISUAL

Objeto DistanteObjeto Distante


Objeto PróximoObjeto Próximo

ACOMODAÇÃO VISUALACOMODAÇÃO VISUALACOMODAÇÃO VISUAL


OBS.:(1) 25 cm é a menor distância para visão distinta, com máxima contração dos músculos ciliares; nesse ponto, L possui a menor distância focal = PONTO PRÓXIMO (PP).

OBS.:(1) 25 cm é a menor distância para visão distinta, com máxima contração dos músculos ciliares; nesse ponto, L possui a menor distância focal = PONTO PRÓXIMO (PP).(2) posição mais afastada vista ainda com nitidez = PONTO REMOTO (PR) - para uma pessoa com visão normal, está situado no infinito.

(2) posição mais afastada vista ainda com nitidez = PONTO REMOTO (PR) - para uma pessoa com visão normal, está situado no infinito.


3.1. PROBLEMAS DA VISÃO (AMETROPIAS)3.1. PROBLEMAS DA VISÃO 3.1. PROBLEMAS DA VISÃO (AMETROPIAS)(AMETROPIAS)MIOPIA– Imagem se forma antes da retina devido a um

alongamento do globo ocular – a posição mais afastada visível com nitidez fica a uma distância finita (PR ≠ infinito)

HIPERMETROPIA– Imagem se forma além da retina devido a uma diminuição

do diâmetro do olho - ocorre um afastamento do ponto próximo (fica a mais que 25 cm).

ASTIGMATISMO– Imagem perde nitidez em razão da perda de esfericidade

da superfície da córnea - o raio de curvatura dessa superfície não é o mesmo em todos os meridianos.

MIOPIAMIOPIA–– Imagem se forma Imagem se forma antesantes da retina devido a um da retina devido a um

alongamento do globo ocular alongamento do globo ocular –– a posição mais afastada a posição mais afastada visível com nitidez fica a uma distância visível com nitidez fica a uma distância finitafinita (PR (PR ≠≠ infinito)infinito)

HIPERMETROPIAHIPERMETROPIA–– Imagem se forma Imagem se forma alémalém da retina devido a uma diminuição da retina devido a uma diminuição

do diâmetro do olho do diâmetro do olho -- ocorre um ocorre um afastamentoafastamento do ponto do ponto próximo (fica a mais que 25 cm).próximo (fica a mais que 25 cm).

ASTIGMATISMOASTIGMATISMO–– Imagem perde nitidez em razão da Imagem perde nitidez em razão da perda de esfericidadeperda de esfericidade

da superfície da córnea da superfície da córnea -- o raio de curvatura dessa o raio de curvatura dessa superfície superfície nãonão é o mesmo em todos os meridianosé o mesmo em todos os meridianos..


EmétropeEmétrope

MíopeMíope

HipermétropeHipermétrope


VISÃO DO AMÉTROPEVISÃO DO AMÉTROPEVISÃO DO AMÉTROPE

A A ametropiaametropia é gerada é gerada pela desarmonia entre os pela desarmonia entre os

componentes óticos componentes óticos oculares e o oculares e o

comprimento axial ocularcomprimento axial ocular


PROPRIEDADES DAS LENTESPROPRIEDADES DAS LENTESPROPRIEDADES DAS LENTES

f

f


MIOPIA

Correção com lentes DIVERGENTES:f = - PR

Correção com lentesCorreção com lentes DIVERGENTESDIVERGENTES::f = f = -- PRPR

valor do PR do olho

Ex.: Uma pessoa míope usa óculos cujas lentes têm - 2 di. Determine a posição do PR dessa pessoa.


3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS

PR

f

PR


f

3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASHIPERMETROPIA

Normalmente, o hipermétrope consegue trazer a imagem para a retina, com esforço de acomodação visual; por isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma posição mais afastadaCorreção com lentes CONVERGENTES

Normalmente, o Normalmente, o hipermétropehipermétrope consegue trazer a imagem consegue trazer a imagem para a retina, com esforço de para a retina, com esforço de acomodação visualacomodação visual; por ; por isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma posição mais afastadaposição mais afastada

Correção com lentes Correção com lentes CONVERGENTESCONVERGENTES

ASTIGMATISMO


(impede a vista de focalizar simultaneamente barras horizontais e verticais)

3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASASTIGMATISMO

ASTIGMATISMO


3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASASTIGMATISMO

Correção com lentes Correção com lentes CILÍNDRICASCILÍNDRICAS ou ou CILÍNDRICAS + ESFÉRICASCILÍNDRICAS + ESFÉRICAS

Lente CilíndricaLente CilíndricaLente Cilíndrica


SEL5705 - Prof. Homero SchiabelSEL5705 SEL5705 -- Prof. Homero Prof. Homero SchiabelSchiabel

Lente EsféricaLente EsféricaLente Esférica

RETINOSCOPIARETINOSCOPIARETINOSCOPIA


RETINOSCOPIARETINOSCOPIARETINOSCOPIA

EMÉTROPE

Jack Copeland, 1927

MÍOPE HIPERMÉTROPE


Perda de visão de campoPerda de visão de campo



Perda de visão de fóveaPerda de visão de fóvea

Se os seus olhos seguirem o movimento do ponto rotativo cor de rosa, só verá uma cor: rosa. Se o seu olhar se detiver na cruz negra do centro, o ponto rotativo muda para verde.

Agora, concentre-se na cruz do centro. Depois de um breve período de tempo, todos

os pontos cor de rosa desaparecerão e só verá um único ponto verde girando.


SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE … · 2009-03-25 · SEL 5705 - FUNDAMENTOS Prof....

Documents

Transcript of SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE … · 2009-03-25 · SEL 5705 - FUNDAMENTOS Prof....