Resumo de fisica: Lentes Esféricas

Observação: O estudo de lentes tem muita semelhança com o estudo dos “Espelhos esféricos” e para uma perfeita compreensão é necessário ter os conhecimentos da “Refração da luz”, portanto antes de ler esse resumo é importante dar uma olhada nos resumos postados sobre tais assuntos.

1. Tipos de formato de lente:

a) Lentes de Borda Fina

Lentes de Borda Fina

b) Lentes de Borda Grossa

Lentes de Borda Grossa

2. Elementos das lentes:

As principais lentes são a “Biconvexa” e a “Bicôncava”, as quais são formadas pelas intersecções possíveis entre duas esferas de material transparente, sendo assim os elementos de uma lente aparecem em quantidade dobrada.

Elementos de uma lente

Onde:

Eixo óptico principal possui a mesma definição vista em espelhos esféricos.

Antiprincipal (A) é o centro geométrico de uma das esferas que formou a lente.

Centro óptico (O) é o ponto médio da lente e que passa sobre o eixo óptico principal.

Foco (F) é um ponto que apresenta características físicas importantes para a formação das imagens. Situa-se no ponto médio entre o antiprincipal e o centro óptico.

3. Comportamento óptico:

Uma lente pode ter comportamento óptico convergente ou divergente, no entanto (diferentemente do que ocorre em espelhos esféricos) o comportamento óptico de um alente depende de três fatores:

1º fator: formato da lente;

2º fator:  índice de refração da lente;

3º fator:  índice de refração do meio em que a lente está imersa.

A tabela a seguir resume o comportamento óptico de uma lente em relação a esses fatores:

Comportamento Óptico da Lente

No vídeo abaixo, veja exemplos do comportamento óptico da lente:

4. Raios notáveis:

I) O raio de luz incide paralelo ao eixo óptico principal e refrata passando pelo foco.

Incide paralelo e refrata pelo foco

II) O raio de luz incide passando pelo foco e refrata passando paralelamente ao eixo óptico principal.

Incide pelo foco e refrata paralelo

III) O raio de luz incide passando pelo antiprincipal e refrata passando sobre o antiprincipal oposto.

Incide em A refrata passando pelo A oposto

IV) O raio de luz incide no centro óptico e refrata sem sofrer desvio.

Incide no Centro Óptico, o raio não sofre desvio

5. Lente Divergente:

No cotidiano é muito comum utilizarmos lentes de vidro imersa no ar. Nesse caso, as lentes de borda grossa comportam-se como divergentes, por isso iremos adotar o símbolo das lentes de borda grossa como sendo lente divergente.

Formação de imagem em uma Lente Divergente

Em uma lente divergente a imagem sempre será: Menor que o Objeto, Virtual, Direita e forma do mesmo lado do objeto.

6. Lente Convergente:

No cotidiano é muito comum utilizarmos lentes de vidro imersa no ar. Nesse caso, as lentes de borda fina comportam-se como convergentes, por isso iremos adotar o símbolo das lentes de borda fina como sendo lente convergente.

Uma lente convergente comporta-se de modo semelhante a um espelho côncavo, por isso pode-se analisar o comportamento da imagem conforme a posição do objeto, como observa-se nas figuras a seguir:

Comportamento de uma lente convergente em relação ao Antiprincipal

Comportamento de uma lente convergente em relação ao Foco

7. Formação de imagens através de cálculo:

a) Equações:

• Aumento Linear

• Pontos conjugados de Gauss

• Vergência:

Se o foco for medido em metros, então a vergência tem unidade  ou di (dioptria).

b) Convenção de sinais:

• Alturas do Objeto (o) e da Imagem (i):

Quando o “Objeto” e a “Imagem” possuem a mesma direção: ambos são positivos.

Quando o “Objeto” e a “Imagem” possuem direções opostas: um dos dois é negativo e o outro é positivo.

• Foco ou distância focal:

Lente convergente: foco positivo

Lente divergente: foco negativo

• P e P’:

P = distância do objeto até o centro óptico

P’ = distância da imagem até o centro óptico

Quando P e P’ estão em lados opostos da lente: ambos são positivos.

Quando P e P’ estão do mesmo lado da lente: um dos dois é negativo e o outro é positivo.