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FÍSICA PROFESSOR JAIRO GOMES LENTES ESFÉRICAS DELGADAS (REFRAÇÃO DA LUZ)

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Apresentação em tema: "FÍSICA PROFESSOR JAIRO GOMES LENTES ESFÉRICAS DELGADAS (REFRAÇÃO DA LUZ)"— Transcrição da apresentação:

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2 FÍSICA PROFESSOR JAIRO GOMES

3 LENTES ESFÉRICAS DELGADAS (REFRAÇÃO DA LUZ)

4 INTRODUÇÃO As lentes são os dispositivos ópticos de maior aplicação prática; basta observarmos a quantidade de pessoas que delas se utilizam para corrigir anomalias da visão. Além disso, são vastas as aplicações em instrumentos ópticos como máquinas fotográficas, microscópios, lunetas, projetores de slides, etc.

5 A lente esférica é um corpo homogêneo e transparente em que ou as duas superfícies são esféricas ou uma delas é plana e a outra é esférica. Geralmente as duas superfícies têm raios diferentes, e a espessura da lente é desprezível em relação aos raios de curvatura dessas superfícies. Nessa condição dizemos que a lente é DELGADA.

6 TIPOS DE LENTES Lentes Convexas biconvexa plano-convexa côncavo-convexa Lentes côncavas bicôncavaplano-côncavaconvexo-côncava

7 COMPORTAMENTO ÓPTICO DAS LENTES O Comportamento óptico de uma lente depende do meio em que ela estiver imersa. Lentes de vidro (n = 1,5) imersa no ar (n = 1) Convergentes quando as lentes forem convexas.. Divergentes quando se tratar de lentes côncavas. Se o índice de refração da lente for maior que o índice de refração do meio a lente será:

8 REPRESENTAÇÃO DAS LENTES Lente convergente FiFi FoFo AiAi AoAo FoFo FiFi AoAo AiAi f o → foco objeto f i → foco imagem A o → ponto anti-principal objeto A i → ponto anti-principal imagem O → centro óptico da lente

9 REPRESENTAÇÃO DAS LENTES Lente Divergente f o → foco objeto f i → foco imagem A o → ponto anti-principal objeto A i → ponto anti-principal imagem O → centro óptico da lente FiFi FoFo AiAi AoAo O FoFo FiFi AoAo AiAi O

10 f → distância focal FiFi FoFo AiAi AoAo FiFi FoFo AiAi AoAo O f f f f ff f f

11  Todo raio luminoso que incide passando pelo cento óptico da lente ( O ) não sofre desvio. CASOS NOTÁVEIS DOS RAIOS DE LUZ INCIDENTES O O

12  Todo raio luminoso que incide com sua direção passando pelo foco ( F o ) objeto da lente, emerge paralelamente ao eixo principal. CASOS NOTÁVEIS DOS RAIOS DE LUZ INCIDENTES O FoFo FoFo O

13  Todo raio luminoso que incide paralelamente ao eixo principal, emerge com sua direção passando pelo foco imagem ( F i ). CASOS NOTÁVEIS DOS RAIOS DE LUZ INCIDENTES O FiFi FiFi O

14  Todo raio luminoso que incide na lente numa direção que passa pelo ponto anti-principal objeto ( A o ) emerge numa direção que passa pelo ponto anti-principal imagem ( A i ). CASOS NOTÁVEIS DOS RAIOS DE LUZ INCIDENTES O AiAi AoAo AiAi O AoAo

15 CONSTRUÇÕES GEOMÉTRICAS DE IMAGENS

16 Lente convergente 1 o caso: Objeto situado além do ponto anti-principal objeto. O FoFo FiFi AiAi AoAo A imagem será:  real  invertida  reduzida ( o > i) observador

17 Lente convergente 2 o caso: Objeto situado sobre o ponto anti-principal objeto. O FoFo FiFi AiAi AoAo A imagem será:  real  invertida  igual ( i = o ) observador

18 Lente convergente 3 o caso: Objeto situado entre o ponto anti-principal objeto e o foco objeto. O FoFo FiFi AiAi AoAo A imagem será:  real  invertida  ampliada ( i > o ) observador

19 Lente convergente 4 o caso: Objeto situado sobre o foco objeto. O FoFo FiFi AiAi AoAo A imagem será formada no infinito (imprópria). observador

20 Lente convergente 5 o caso: Objeto situado entre o foco objeto e o centro óptico da lente. O FoFo FiFi AiAi AoAo A imagem será:  virtual  direita ou direta  ampliada ( i > o ) observador

21 Lente divergente Caso único: em qualquer posição que colocar o objeto. A imagem será:  virtual  direita ou direta  reduzida ( o > i ) O FiFi FoFo AoAo AiAi observador

22 EXERCÍCIO

23 1. Uma lente divergente conjuga de um objeto uma imagem: a) sempre real aumentada. b) sempre virtual aumentada. c) sempre real diminuída. d) sempre virtual diminuída. e) N.R.A. X

24 2. Uma menina observa um objeto através de uma lente divergente. A imagem que ela vê é: a) virtual, direita, menor que o objeto. b) virtual, direita, maior que o objeto. c) virtual, direita, maior que o objeto. d) real,invertida, menor que o objeto. e) real, direita, maior que o objeto. X

25 3. Uma vela é colocada sobre o eixo principal de uma lente convergente cujos focos principais são F1 F1 e F 2, como está indicado no esquema abaixo. A imagem da vela conjugada pela lente é: a) real, direita e maior que a vela. b) real, invertida e menor que a vela. c) virtual, direita e menor que a vela. d) virtual, direita e maior que a vela. e) virtual, invertida e maior que a vela. X

26 4. A figura representa um feixe de luz antes e depois de atravessar um elemento óptico que está no espaço representado pelo retângulo tracejado. Esse elemento óptico é: a) uma lente delgada convergente. b) uma lente delgada divergente. c) uma lâmina de faces paralelas. d) um prisma. e) um espelho convexo. X

27 5. Nas figuras ao lado, estão representados por “O” os objetos e por “I”, suas respectivas imagens, para lentes convergentes e divergentes. Em cada uma das figuras, identifique com R, quando a imagem for real e com V, quando for virtual. X A seqüência correta é: a) RRR b) RRV c) RVV d) VVV e) VVR

28 6. Um objeto iluminado, de certa extensão, é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente a uma distância maior que o dobro da distância focal da lente. A imagem que a lente forma desse objeto é a) real, invertida e reduzida. b) real, invertida e aumentada. c) real, direita e reduzida. d) virtual, direita e aumentada. e) virtual, invertida e reduzida. X

29 7. Uma lente biconvexa de vidro de índice de refração 1,5 é usada em três experiências sucessivas A, B e C. Em todas elas recebe um feixe de raios paralelos ao seu eixo principal. Na experiência A a lente está imersa no ar; em B, na água de índice de refração 1,33; e, em C, imersa em bissulfeto de carbono líquido, de índice de refração 1,64. O feixe de luz emergente: a) é convergente nas experiências A, B e C. b) é divergente nas experiências A, B e C. c) é convergente em A e B e divergente em C. d) é divergente em A e B e convergente em C. e) é divergente em A e convergente em B e C. X

30 8. Um estudante deseja queimar uma folha de papel, concentrando, com apenas uma lente, um feixe de luz solar na superfície da folha. Para tal, ele dispõe de 4 lentes de vidro, cujos perfis são mostrados a seguir: Para conseguir seu intento, o estudante poderá usar as lentes: a) I ou II somente. d) II ou III somente. b) I ou III somente, e) II ou IV somente. c) I ou IV somente. X

31 9. Um aquário esférico de paredes finas é mantido dentro de outro aquário que contém água. Dois raios de luz atravessam esse sistema da maneira mostrada na figura, que representa uma secção transversal do conjunto. Pode- se concluir que. nessa montagem, o aquário esférico desempenha a função de: X a) espelho côncavo. b) lente divergente. c) espelho convexo. d) lente convergente. e) prisma.

32 10. No esquema a seguir, O é um objeto real e /, a sua imagem virtual, conjugada por uma lente esférica delgada. A partir das informações contidas no texto e na figura, podemos concluir que a lente é: X a) convergente e está entre O e I.I. b) convergente e está à direita de /. c) divergente e está entre O e /. d) divergente e está à esquerda de O.O. e) divergente e está à direita de /.

33 VERGÊNCIA DE UMA LENTE ( V ) Chamamos de vergência ou convergência de uma lente a medida correspondente ao inverso da distância focal desta lente. V = f 1 A unidade de medida para a vergência de uma lente no Sistema Internacional de Unidades de Medidas ( S.I ) é a dioptria ( di) que equivale ao “ m -1 “. A dioptria é conhecida como “grau de uma lente”. Analisando a expressão ao lado: f 1 p 1 = + p'p' 1 p 1 + p'p' 1 V = Vamos ter esta outra expressão:

34 LENTES ESFÉRICAS ESTUDO ANALÍTICO

35 No estudo das lentes esféricas utilizaremos as seguintes expressões matemáticas: 1 f = p p'p'  f.... distância focal da lente. ******* será negativa para a lente divergente. ******* será positiva para a lente convergente.  p.... distância do objeto até a lente. Este valor é sempre positivo.  p’.... distância da imagem até a lente. ******* será negativa quando a imagem for virtual. ******* será positiva quando a imagem for real. A = = p i o -p'  A.... aumento linear transversal da imagem. ******* será negativo quando a imagem for real. ******* será positivo quando a imagem for virtual.  o.... tamanho do objeto. Este valor é sempre positivo.  i.... tamanho da imagem. ******* será negativo quando a imagem for real. ******* será positivo quando a imagem for virtual.

36  Toda imagem real é invertida  Toda imagem virtual é direita.  Somente o espelho côncavo conjuga imagens reais ou virtuais.  Somente o espelho convexo conjuga imagens virtuais, reduzida e direita..  Somente as imagens reais podem ser projetadas. OBSERVAÇÃO  Distância do objeto até a imagem real..... p + p'  Distância do objeto até a imagem virtual ampliada... p' - p  Distância do objeto até a imagem virtual reduzida... p - p'

37 EXERCÍCIO LENTES ESFÉRICAS ESTUDO ANALÍTICO

38 1. Uma lente delgada convergente possui distância focal igual a 20 cm. Um objeto posicionado no eixo da lente tem a sua imagem virtual situada a 5 cm da lente. Determine a distância do objeto em relação à lente. Solução: p = ? Dados: f = +20 cm p' p' = - 5 Lente convergenteimagem virtual 1 f = p p'p' 1 20 = p − = p 1 - (- 4) = 1 20 p 5 = 1 p 5p = 20 p = 4 cm

39 2. Um objeto situa-se a 60 cm de uma lente convergente de 20 cm de distância focal. a) A que distância da lente está situada a imagem? b) Calcule o aumento linear transversal. Solução: a) p' = ? Dados: p = 60 cm f = + 20 cm Lente convergente 1 f = p p'p' 1 20 = p'p' 1 20 − = p'p' = 1 60 p'p' 2 = 1 p'p' 2p' = 60 p' = 30 cm b) A = ? = p -p' A = A = 2 A Com este valor para A, temos uma imagem reduzida a metade.

40 3. Um objeto luminoso de altura 5 cm está sobre o eixo principal de uma lente divergente de 25 cm de distância focal, e a 75 cm da mesma. Determine: a) a posição da imagem. b) a altura da imagem. Solução:

41 4. Um objeto e sua imagem, ambos reais, estão respectivamente a 30 cm e 60 cm de uma lente delgada convergente. Determine: a) a distância focal da lente. b) o aumento linear e transversal. Solução:

42 5. A imagem de um objeto luminoso, conjugada por uma lente esférica delgada e projetada sobre uma tela, tem altura quatro vezes maior do que o objeto. A tela encontra- se a 3,6 m da lente. Determine: a) o tipo de lente utilizada; b) a distância do objeto à lente; c) a distância focal da lente. Solução:


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