Estudo Gráfico das Lentes Esféricas

 
  

Gota d'água funciona como lente (clique para ampliar) 

   Lente esférica é um conjunto de três meios homogêneos e transparentes, separados por duas superfícies não simultaneamente planas.

Observações: 

- As superfícies de separação da lente são denominadas faces;

- As faces da lente são ambas esféricas ou uma é esférica e a outra é plana.

1 - Familia de Bordas Finas ou Convexas:

2 - Familia de Bordas Grossas ou Côncavas:

Aprofundamento:

3 - Notação das Lentes de Gauss:

4 - Elementos de uma Lente Esférica:

4.1 - Focos principais de uma lente esférica delgada: 

    Façamos incidir sobre uma lente esférica um pincel cilíndrico de luz monocromática paralelo ao eixo principal da lente. Ao ser refratado, a luz emerge ou converge para um ponto, se a lente for convergente; ou diverge de um ponto, se a lente for divergente. Este ponto do eixo principal, em relação ao qual a luz converge ou diverge, é chamado foco principal imagem (F_i).

4.2 - Centro Óptico:      

    

    No caso de uma lente delgada, o centro óptico é encontrado pela intersecção da lente com o eixo óptico. O raio de luz que passa pelo centro óptico, ao ser refratado, não sofre desvio angular nem lateral. Uma reta que passe pelo centro óptico O é chamada de eixo secundário.

4.3 - Distância Focal:

     A distância entre o centro óptico e um foco principal de uma lente é chamada de distância focal (f).

4.4 - Pontos Antiprincipais:


       A uma distância igual ao dobro da distância focal do eixo óptico da lente, sobre o eixo principal, encontram-se dois pontos notáveis de uma lente esférica: são os pontos antiprincipais. 

   Um raio de luz incidente numa lente esférica que passe (ou o seu prolongamento) sobre o ponto antiprincipal objeto é refratado passando (ou seu prolongamento) pelo ponto antiprincipal imagem.

5 - Exercícios:

01. Um garoto, brincando com uma aparelho óptico, deseja queimar uma folha de papel, concentrando, com apenas com sua lente, um feixe de luz solar na superfície da folha. Ele dispõe de quatro lentes de vidro, cujos perfis são mostrados abaixo. Para concluir seu intento, qual (ais) a (a) lentes ele poderá usar? Justifique sua resposta.

Resposta:

Para queimar o papel, será necessário que o foco seja real, assim, o garoto precisará de uma que lente seja convergente. Para que a lente seja convergente, é necessário que ela tenha bordas finas, logo, poderá usar  as lentes I ou III.

02.  A figura representa uma lente de vidro fina, biconvexa, situada no ar. Raios luminosos que incidam paralelamente ao eixo dessa lente, depois de retratados:

a)convergem no centro geométrico da lente.

b) divergem do centro geométrico da lente.

c) convergem no foco da lente.

d) convergem para um ponto a uma distância menor

do que a metade da distância focal da lente.

e) divergem de um ponto a uma distância igual à meta

de da distância focal.

Resposta: C 

Uma lente de bordos finos imersa no ar tem comportamento convergente. Os raios incidentes paralelos retratam-se, passando pelo foco imagem da lente.

03. Uma lanterna é construída com um espelho esférico E e uma lente convergente L. A lâmpada, de filamento incandescente muito pequeno, deve ficar situada de modo que este coincida:

a) com o foco da lente e com o foco do espelho.

b) com o foco da lente e com o centro de curvatura do espelho.

c) com o centro de curvatura do espelho e com o centro óptico da lente.

d) com o centro óptico da lente e com o foco do espelho.

e) com o foco do espelho simplesmente.

Resolução: B

A lâmpada deve ser colocada no centro do espelho e no foco objeto da

lente, de tal forma que os raios de luz que incidam no espelho retornem

sobre si mesmos.

6 - Raios de Luz Notáveis:


    Os raios de luz notáveis são aqueles que nos permitem compreender o comportamento de reflexão.

     São quatro os raios incidentes cujo comportamento devemos conhecer.

1o) Todo raio de luz incidente (ou seu prolongamento) que passe pelo foco objeto (F0) de uma lente esférica é refratado paralelo ao eixo principal.

2o) Todo raio de luz incidente paralelo ao eixo principal é refratado passando (ou seu prolongamento) pelo foco imagem (Fi). 

3o) Todo raio de luz incidente, numa lente esférica delgada, passando sobre o eixo óptico da lente não sofre desvio ao ser refratado.

4o) Todo raio de luz incidente numa lente esférica que passe (ou seu prolongamento) pelo ponto antiprincipal objeto (Ao) é refratado passando (ou seu prolongamento) pelo ponto antiprincipal imagem (Ai).