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Lentes Esféricas e Óculos

 

12/08/2009

Autor y Coautor(es)
ALEXANDRE RODRIGUES SOARES
imagem do usuário

GRAVATAI - RS COL ESTADUAL PROFESSOR NICOLAU CHIAVARO NETO

Estructura Curricular
Modalidad / Nivel de Enseñanza Disciplina Tema
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Tecnologia e sociedade
Ensino Médio Física Som, imagem e informação
Datos de la Clase
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Principios básicos sobre lentes esféricas aplicados à visão. Miopia e hipermetropia.

Duração das atividades
2 aulas de cinquenta minutos cada
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Princípios básicos sobre luz (opcional):
a) como a luz se propaga;
b) reflexão da luz;
c) refração da luz.

Estratégias e recursos da aula
Primeiro momento

Inicie a aula com uma demonstração de funcionamento de lente confecionada com materiais comuns: uma garrafa transparente fechada com água dentro (exemplo de construção disponível em http://www.youtube.com/watch?v=GJyPzoByUiI).

Com a garrafa deitada, os alunos deverão observar que a imagem dos objetos fica invertida.

Prossiga a aula perguntando aos alunos o que sabem sobre miopia. Em seguida, pergunte-lhes sobre hipermetropia.

Esses nomes são familiares a eles? Com frequência sim, pois alguns usam óculos e conhecem várias pessoas que os usam e demonstram interesse no assunto, comentando sobre quantos graus de miopia ou hipermetropia alguém possui.

O que são os "graus" que tanto se fala nas receitas de óculos? Proponha aos alunos que no laboratório de informática eles usarão um simulador para aviar uma receita. (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/1406/Web/labvirt/simulacoes/tempUpLoad/sim_otica_magoo.htm)

Ajude Mr. Magoo a ver o mundo com outros olhos

miopia hipermetropia

Professor, o simulador acima relaciona um termo muito conhecido de todos (os "graus" das receitas de óculos tem o termo técnico de "dioptria") e a distância focal. Considerando que a dioptria é o inverso da distância focal (D = 1/f), proponha que os alunos trabalhem em dupla (ou conforme conveniência), anotem em seus cadernos os valores propostos pelo simulador (esfericidade na receita médica) e os valores calculados para a distância focal.

À medida que terminam, os alunos devem escrever os dados no quadro da sala (organizados numa tabela) de modo que alunos com maior dificuldade possam entender o processo de cálculo.

Segundo momento

Como são as lentes do óculos para corrigir a hipermetropia? Como uma lente forma uma imagem?

Ainda no laboratório de informática coloque essas duas perguntas aos alunos (escreva no quadro, se disponível). Comente que essas duas questões estão bem relacionadas e que usarão outro simulador para testarem como os raios de luz são refratados por lentes.
Os alunos observarão como a imagem muda quando ajustam a distância focal da lente; movem o objeto, a lente ou o anteparo.

Propõe-se o seguinte roteiro para os alunos:

1) Acesse o objeto
http://www.colorado.edu/physics/phet/simulations/lens/lens.swf. Nessa página você encontrará versão do simulador em vários idiomas (incluindo português) ou use o link abaixo:

Geometric optics

2) Você pode alterar o objeto clicando no botão "Outro objeto" (Change Object). Também é possível usar o mouse para arrastar o objeto sobre o eixo principal.
3) Mude o "Raio de Curvatura" (curvature radius) para 0,65 m (65 cm).

undefined
4) Para melhor visualização, marque a opção "Principal rays" (Raios principais).
5) Adicione uma Régua (clique em "Ruler").
6) Clique e arraste a régua de modo que você possa medir "f", a distância entre a lente e o ponto focal (marcado com um "x"). As medições devem ser arredondadas para centímetro.
7) Mova o objeto para que ele se encontre em algum lugar entre "f" e "2f" a partir da lente. (Algo perto de 1,5 f seria bom para usar nessa primeira tentativa.)
8) Meça e anote a distância entre a lente e o objeto (Do). Faça isso colocando a borda esquerda da régua, no ponto do objeto e faça sua leitura a partir da linha no centro da lente.
9) Meça e registre a distância entre a lente e a imagem (Di). Faça isso colocando a borda esquerda da régua no ponto em que o menor raio incidente torna-se um raio refratado e leve a leitura a partir do ponto da imagem seta.
10) Aumente a distância entre a lente e o objeto em pelo menos 10 cm, e repita os passos 8-10 até ter completado 4 medidas diferentes.
11) Mude o "Raio de Curvatura" e/ou o "índice de refração" ("refractive index") da lente para criar uma lente diferente.
12) Repita os passos 6-11 com as novas lentes.
13) Repita os passos 6-10 com uma terceira lente.

Anote todos os seus resultados na tabela abaixo:


Di (distância imagem-lente)
Resultados
Experimento (distância focal medida) Do (distância objeto-lente)f (distância focal calculada)
1
2
3
4

Na última coluna (distância focal calculada) coloque os valores obtidos ao usar a equação  1/f = 1/Do + 1/Di.

Compare os valores obtidos no experimento com os valores calculados. Eles são iguais? Discuta com seus colegas as possíveis causas de erro.

Comentários para o professor

O simulador "Ajude Mr. Magoo..." sorteia vários valores diferentes, tornando-o mais interessante.

Caso algum dos objetos não esteja aparecendo ou funcionando (aparece uma tela branca), considere instalar em seu computador uma versão mais atual do flash player (http://get.adobe.com/br/flashplayer).

O experimento abaixo pode ser realizado também no laboratório de ciências (ou outro ambiente que possa ter a luminosidade controlada - a sala deverá estar suficientemente escura para poderem visualizar a imagem). O roteiro será o mesmo, substituindo o software por uma vela acesa (objeto) uma lente convexa (facilmente encontrada em lojas para presentes e outras), um anteparo (o anteparo ou tela pode ser feito com o próprio caderno do aluno) e uma régua ou trena.

Os alunos deverão colocar a vela e o anteparo afastados e posicionar a lente entre os dois de modo que a imagem formada no anteparo seja a mais nítida possível.

Complemente a aula pedindo aos alunos que pesquisem em que situações são usadas lentes. A pesquisa poderia iniciar por "lentes" em enciclopédias, inclusive a Wikipedia (http://pt.wikipedia.org/wiki).

Uma simulação complementar está disponível em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=19376.

Óptica geométrica

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Ajude Mr. Magoo a ver o mundo com outros olhos Animação/simulação
Óptica geométrica Animação/simulação
Geometric optics Animação/simulação
Recursos Complementares
Avaliação

Avalie os resultados obtidos pelos alunos com seus respectivos comentários na forma de um relatório.

Opinión de quien visitó

Cinco estrelas 1 calificaciones

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Opiniones

  • Sergio Henrique, Ecbr , São Paulo - dijo:
    sspinto09@gmail.com

    05/11/2014

    Cinco estrelas

    Grande idéia. Uma aula que vai despertar o interesse pelo,assunto. Parabéns colega.


Sem classificação.
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