Com o estudo da óptica geométrica é possível entender e construir diferentes instrumentos ópticos. Há muitos instrumentos ópticos na natureza, mas o mais importante para o homem é provavelmente o olho.

Associação de Sistemas Ópticos

Embora a maioria dos instrumentos ópticos sejam bastante complexos, analisaremos apenas os princípios de funcionamento, onde eles são considerados como simples associações de lentes, espelhos, prismas etc. Quando dissermos que um determinado instrumento real possui uma lente \(L\) , o instrumento real terá provavelmente uma associação de várias lentes, que em conjunto apresentam o mesmo comportamento desta "lente resultante" que chamamos de \(L\) . A finalidade do uso de um conjunto de lentes é adaptar os resultados apresentados pelas lentes. Na associação de sistemas ópticos devemos lembrar que:

1: Objeto e imagem são conceitos relativos e dependem do sistema óptico analisado.
2: A imagem conjugada pelo 1º sistema funciona como objeto para o 2º sistema.

Instrumentos de projeção

Os instrumentos de projeção devem produzir uma imagem final real, já que o objetivo é projetar imagens numa tela (anteparo).
Instrumento Lente Imagem
Máquina fotográfica Convergente Real
Projetor de slides Convergente Real
Projetor de Filmes Convergente Real
Uma lupa (lente convergente) pode ser usada para projetar e convergir os raios de luz do sol, de maneira que se forem projetados em um papel ou madeira, é possível até queimá-los e até gerar fogo.

Instrumentos de observação

Os instrumentos de observação geralmente produzem uma imagem final virtual, já que estas imagens serão observadas diretamente pelo operador não tendo necessidade de projetá-las numa tela.
Instrumento Lente Imagem
Lupa Convergente Virtual
Microscópio simples Convergente Virtual
Microscópio composto Convergente Virtual
Luneta Astronômica Convergente Virtual
Um microscópio é um instrumento usado para poder ampliar significativamente a imagem de objetos bem pequenos. As partes principais de um microscópio são: \(a)\) lente ocular, \(b)\) lente objetiva, \(c)\) condensador, \(d)\) Luz e \(e)\) ajuste do foco.
Um binóculo é um instrumento usado para poder enxergar melhor objetos que estão a uma grande distância. As partes principais de um binóculo são: \(a)\) foco independente, \(b)\) foco principal, \(c)\) lentes oculares \(d)\) prismas e \(e)\) lente objetiva. Em amarelo está representado a trajetória dos raios de luz.

Óptica da visão

Para que possa ser estudado do ponto de vista apenas da óptica geométrica temos o "olho reduzido", que é um modelo simplificado do olho humano.
Elementos do olho reduzido:
1: Diafragma, que desempenha o papel da pupila, limitando a largura e a inclinação do feixe incidente no olho.
2: Uma lente delgada convergente que faz o papel do cristalino e cujo eixo coincide com o eixo óptico do globo ocular.
3: Um anteparo situado a uma distância fixa de 15 mm da lente delgada convergente, que faz a função de retina em cuja região útil serão formadas as imagens dos objetos visualizados.
Ponto remoto \(P_{R}\)
É a posição onde deve ser colocado um objeto para que o olho conjugue sua imagem sobre a retina sem esforço de acomodação.
Ponto próximo \(P_{P}\)
O ponto próximo é a posição onde um objeto nele colocado tem imagem conjugada sobre a retina com o máximo esforço de acomodação.

Miopia

Causas
Alongamento do globo ocular ou convergência excessiva do cristalino.
Consequências
O ponto próximo está mais próximo que o normal (25 cm), o ponto remoto está a uma distância finita do olho, a imagem se forma antes da retina.
Correção
Lentes divergentes, cujo foco da lente corretora dado pela fórmula
\(\frac{1}{P_{R}}=\frac{1}{f}\)
Defeito Correção
Miopia Lentes divergentes
Hipermetropia Lentes convergentes
Presbiopia Lentes convergentes
Astigmatismo Lentes cilíndricas
Estrabismo Lentes prismáticas