Lentes esféricas Giovanni Ávila Física

Introdução Princípios de propagação da luz Fenômenos ópticos Propagação retilínea Independência dos raios Reversibilidade Fenômenos ópticos Reflexão Refração Absorção

Introdução Raios particulares Todo raio que incide paralelo ao eixo principal reflete numa direção que passa pelo foco. O raio que incide na direção do foco é refletido paralelamente ao eixo principal. O raio que incide no vértice reflete para o outro lado com ângulo igual ao de incidência. Um raio que incide na direção do centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo.

Lentes esféricas Função: refratar a luz de forma a formar imagens dos objetos.

Meio com índice de refração menor que a lente Raios de luz se afastam da normal Bordas finas: convergentes Bordas largas: divergentes

Meio com índice de refração maior que a lente Raios de luz se aproximam da normal Bordas finas: divergentes Bordas largas: convergentes (ocorre inversão)

Resumo

Caso particular Se o meio e a lente apresentam o mesmo índice de refração e ambos são transparentes, não ocorre refração (não existe mudança na velocidade da luz) e portanto não é possível distinguir a lente do meio em que foi colocada.

Aspectos que serão considerados Índice de refração da lente maior que do meio. Lentes delgadas com os raios refratando apenas uma vez. A luz que chega é monocromática. A luz incide apenas na região central das lentes (pequenos ângulos com o eixo central). Objetos sempre reais (oposto da lente em relação ao observador).

Representação (não usaremos)

Elementos principais de uma lente Dois focos equidistantes. (F1 do lado que a luz incide). O centro óptico (O). A distância focal (f). O eixo principal. Os focos e a distância focal independem da região em que a luz incide sobre ele.

Elementos principais de uma lente Lentes convergentes: focos reais Lentes divergentes: focos virtuais

Raios notáveis Lente convergente (2F=antiprincipal)

Lente divergente

Raios notáveis Na lente divergente, não é conveniente traçar o raio incidente passando pelo foco 1, pois ele não é um raio notável.

Determinação gráfica da imagem Lente divergente: forma um único tipo de imagem.

Lente divergente: resumo

Lente divergente Se o objeto se aproxima ou se afasta, a imagem também se aproxima ou se afasta. Objeto no infinito: imagem no foco.

Lente convergente Diversos tipos de imagem: depende da posição do objeto em relação ao foco e ao ponto antiprincipal.

Objeto entre o infinito e o foco A medida que o objeto se afasta, sua imagem se aproxima. Imagem será sempre virtual e invertida.

Objeto entre o foco e centro óptico Virtual, direta, sem inversão lateral e de profundidade, maior e mais distante da lente.

Comparação entre espelhos e lentes

Determinação analítica da imagem As relações são as mesmas utilizadas para os espelhos.

Determinação analítica da imagem A>1: ampliação da imagem e mais longe da lente que o objeto. A=1: imagem do mesmo tamanho e mesma distância A<1: imagem menor e mais próxima da lente. Do >0 Lente convergente: f>0 Lente divergente: f<0 Imagem real: Di>0 Imagem virtual: Di<0

Vergência ou grau de uma lente Determinada pelo tipo de lente e por sua capacidade de ampliar ou reduzir a imagem de um objeto. Unidade: dioptria (di) (m-1) (vulgarmente chamada de grau da lente)

Equação dos fabricantes de lentes