REFRAÇÃO DA LUZ: LENTES ‐ 413EE 1 LENTES ESFÉRICAS

1 REFRAÇÃO DA LUZ: LENTES ‐ 413EE TEORIA
1 LENTES ESFÉRICAS Nós já sabemos que, quando desejamos enxergar melhor, fazemos usos de lentes (Figuras 1, 2 , 3 e 4). Figuras 1, 2, 3 e 4: Lentes esféricas Fontes: www.konex.com.br/novo/produtos/verProduto.php www.vila.org.br/revista_vila_21/projetos.htm yuzuru.wordpress.com/tag/signo‐solar/ www.eb23‐s‐silvestre.rcts.pt/curiosidades/cur... Lentes são meios materiais transparentes, ou seja, que permitem a passagem da luz. Normalmente são feitas de vidro ou de plástico (acrílico ou policarbonato). Mas o que as torna tão especiais? Bem, nós já sabemos que a luz, quando atravessa um meio material, sofre um determinado desvio; esse fenômeno, que já estudamos, é chamado de refração da luz. Dependendo de seu formato, as lentes desviam os raios de luz de diferentes maneiras, influenciando decisivamente a formação das imagens. Para entendermos como isso acontece, vamos, primeiramente, conhecer o formato das lentes. Normalmente, as superfícies das lentes são esféricas, mas podem apresentar uma de suas faces planas. Dessa forma, podemos ter seis formatos diferentes de lentes. A lente será biconvexa se apresentar as duas faces convexas, por outro lado, se a lente apresentar uma das faces plana e a outra convexa, então ela será denominada plano‐convexa. Entretanto, a lente será côncavo‐convexa se uma das faces for côncava e a outra for convexa: Figura5 Figura 6 Figura 7 2 REFRAÇÃO DA LUZ: LENTES ‐ 413EE Analisando o formato desses três tipos de lentes, vemos que seus bordos são finos (suas extremidades são mais finas do que sua parte central). Nesse caso, os raios de luz, quando as atravessam, se desviam de modo a convergir para um determinado ponto. Por isso, esses tipos de lentes são chamados convergentes. Portanto, as lentes convergentes são aquelas que desviam os raios de luz paralelos concentrando‐os num determinado ponto, ou seja, tendem a “fechar” os raios luminosos paralelos. O ponto para onde os raios de luz convergem é chamado de foco da lente e a distância desse ponto ao centro da lente é chamada de distância focal. Há o foco objeto (f) e o foco imagem (f´) que se localizam em lados opostos da lente. Ambos os focos ficam à mesma distância do centro da lente. Por convenção, nas lentes convergentes, tanto o foco objeto quanto o foco imagem são reais e positivos. f f´
Figura 8 Como as lentes convergentes têm bordos finos, são representadas por linhas cujas extremidades são setas apontando para fora, como indicadas na figura 9 a seguir: Figura 9: Lentes convergentes Fonte: br.geocities.com/galileon/1/lentes/lentes.htm (adaptada) Existem também as lentes bicôncavas, nas quais ambas as faces são côncavas; as plano‐côncavas, nas quais uma das faces é plana e a outra é côncava e as lentes convexo‐côncavas, onde uma das faces é convexa e a outra côncava. 3 REFRAÇÃO DA LUZ: LENTES ‐ 413EE Figura 10 Figura 11 Figura 12 Ao contrário das três primeiras lentes, cujos bordos são finos, essas apresentam os bordos espessos (as extremidades são mais grossas que o centro). Quando os raios de luz as atravessam tendem a se abrir, ou seja, divergir, por isso essas lentes são chamadas lentes divergentes. A distância focal de uma lente divergente é determinada a partir do prolongamento dos raios de luz. Portanto, os focos imagem e objeto de uma lente divergente serão virtuais e negativos. f´ f
Fi Figura 13 Como apresentam bordos espessos, as lentes divergentes são representadas por uma linha cujas extremidades são setas apontando para dentro, como indicadas na figura 14 a seguir: Figura 14: Lentes divergentes Fonte: br.geocities.com/galileon/1/lentes/lentes.htm (adaptada) 4 REFRAÇÃO DA LUZ: LENTES ‐ 413EE 2 CONVERGÊNCIA, VERGÊNCIA OU GRAU DE UMA LENTE É muito comum, quando ouvimos falar que alguém faz uso de óculos, perguntarmos qual é o grau da lente que usa. Esse termo – grau ‐, que habitualmente utilizamos para nos referir às lentes, diz respeito ao resultado da vergência de uma lente (C), que significa a capacidade que essa lente possui de alterar as dimensões da imagem de um objeto. O cálculo da vergência ou convergência (C) de uma lente é feito a partir de sua distância focal (f): C = 1
f (1) Se a distância focal for dada em metros, então a vergência da lente será dada em m ‐1 ou dioptrias (di). Dessa forma, uma lente cuja distância focal vale 20 cm é: 20 cm é igual 0,2 metros, então: C = 1 = 5 m ‐1 ou 5 di 0 , 2 Outra maneira de calcular a vergência de uma lente esférica é mediante a chamada equação dos fabricantes de lentes: C = æ 1 1 ö
÷÷
= ( n - 1 ) çç
+
f è R 1 R 2 ø
1 (2) Onde n é o índice de refração da lente e R1 e R2 são os raios de curvatura da lente. Essa equação parte da consideração que a lente está imersa no ar, cujo índice de refração foi adotado como sendo igual a um. Autor Marco Aurélio Alvarenga Monteiro. Doutor em Educação para a Ciência pela UNESP‐ BAURU. Pós‐Doutorado em Ensino de Física pelo Instituto de Física da USP. Professor do Comando da Aeronáutica e Diretor Científico da Revista de Educação e Tecnologia Aplicadas à Aeronáutica.