Lentes

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  • Publicado : 30 de outubro de 2012
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Introdução
Neste experimento nos foi proposto a analise das lentes esféricas e de suas principais características.
Dentre todas as aplicações da óptica geométrica, a que mais se destaca pelo seu uso no cotidiano é o estudo das lentes esféricas, seja em sofisticados equipamentos de pesquisa astronômica, ou em câmeras digitais comuns, seja em lentes de óculos ou lupas.
Chamamos lente esférica osistema óptico constituído de três meios homogêneos e transparentes, sendo que as fronteiras entre cada par sejam duas superfícies esféricas ou uma superfície esférica e uma superfície plana, as quais chamamos faces da lente.
Para um estudo simples consideraremos que o segundo meio é a lente propriamente dita, e que o primeiro e terceiro meios são exatamente iguais, normalmente a lente de vidroimersa em ar.
LENTES
Objetivos:
Identificar as principais características dos raios luminosos ao atravessar uma lente. Determinar a distância focal de uma lente convergente.
Teoria:
As lentes são formadas por materiais transparentes (meio refringente) de tal forma que pelo menos uma das superfícies por onde passa a luz, (ao entrar ou sair da lente, não é plana. Nas lentes esféricas uma dassuperfícies, ou ambas, são cortes de uma esfera e, consequentemente, caracterizadas por um raio de curvatura.
As lentes podem ser classificadas, de acordo com sua construção, como lentes convergentes e divergentes. Quando a lente está no ar ou em qualquer meio menos refringente que o seu material, as lentes convergentes são mais grossas na parte central que nas bordas. O contrário ocorre nasdivergentes que são delgadas no seu centro e mais grossas nas extremidades. Exemplos de lentes convergentes são lupas e lentes para corrigir hipermetropia. Lentes divergentes são encontradas em olho-mágico de portas e em óculos para correções da miopia.
Outra classificação é feita em termos da geometria da lente. Caso as duas superfícies sejam côncavas a lente é chamada bicôncava. Se as duas superfíciessão convexas tem-se uma lente biconvexa. Sendo uma superfície plana e outra convexa tem-se uma lente plano-convexa e assim por diante.

Usualmente as lentes são representadas pelas figuras abaixo, dependendo se são convergentes ou divergentes:

Na figura acima também está indicado o eixo óptico de cada lente. Este eixo é definido pela reta que passa pelos centros de curvatura das fasesesféricas, ou seja, um raio de luz que passa pelo eixo óptico não sofre desvio uma vez que é perpendicular as duas superfícies.
Quando raios de luz incidem sobre uma lente sendo paralelos ao eixo principal, ao atravessá-la, eles ou seus prolongamentos se encontram em um ponto, que é chamado de foco (vide figura abaixo)

Inversamente, se os raios incidentes são gerados no foco eles devem sairparalelamente ao eixo óptico. Isso permite definir um segundo foco para a lente. Exemplos para uma lente convergente e uma divergente são dados na figura abaixo.

A distância entre o foco e o centro óptico (o) é denominada distância focal.
A construção de imagens usando lentes é feita observando as seguintes regras:
1) Raios que incidem paralelamente atravessam a lente e passam pelo foco (no caso delente divergente são os prolongamentos deles).
2) Raios que incidem passando pelo foco atravessam a lente e saem paralelos ao eixo principal.
3) Raios incidentes que passam pelo centro óptico atravessam a lente sem sofrer desvio.

Exemplo de construção de imagem para lentes convergentes e divergentes são dados na figura abaixo.

Com as regras de construção de imagem e usando semelhança detriângulos pode-se obter uma relação entre a distância focal (f) e as distâncias do objeto (p) e da imagem (p') ao centro óptico.

Esta relação é conhecida como a equação de Gauss. Ela requer uma convenção de sinais para as distâncias p e p'. Quando a imagem é formada a partir dos próprios raios luminosos ela é dita real e nesse caso p e p' são positivos. Quando ela é formada a partir do...
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