Tema 33_Fenômenos luminosos - parte 3

FENÔMENOS LUMINOSOS – PARTE 3
Conteúdos
 Lentes esféricas
 Refração da luz
AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS
Neste capítulo centraremos nossa atenção no estudo das lentes. Reflita sobre a
possíveis respostas aos questionamentos propostos a seguir:
 Por que os óculos ajudam a enxergar melhor?
 Como a partir de uma receita de um oftalmologista, o laboratório identifica a lente
ideal para o paciente?
 Como se dá o processo de formação do arco-íris?
Figura 1 – Óculos para leitura
Fonte: Unsplash/Freerangestock.com
Figura 2 – Cartaz com letras para exame oftalmológico
Fonte: Whiteway/Freerangestock.com
As respostas a esses questionamentos estão relacionadas com o fenômeno da refração
da luz. Se por um lado a reflexão da luz tem por objetivo a compreensão dos espelhos,
por outro lado, a refração pode ser utilizada para a compreensão do funcionamento das
lentes.
Como vimos no capítulo Fenômenos luminosos – parte 1 a refração ocorre quando a
luz passa de um meio para o outro de diferente índice de refração: do ar para a água,
da água para o vidro etc. A luz, ao passar de um meio para o outro, muda sua
velocidade, sofrendo um desvio na direção do seu movimento.
Observe na ilustração a seguir, a importância do fenômeno da refração para a
visualização da moeda que se encontra dentro de um recipiente com água.
Ar
Água
Figura 3 – Refração da luz
Fonte: Fundação Bradesco
Justamente pelo fato da luz se propagar em linha reta é que vemos a imagem acima da
posição, na qual o objeto se encontra.
Óculos, projetores de filmes, máquinas fotográficas, binóculos, microscópios e lunetas
são instrumentos ópticos que utilizam lentes de vidro ou plástico transparentes. Essas
lentes, geralmente, modificam a direção de propagação da luz que passa através delas.
Essa propriedade está associada à mudança do meio em que a luz vem se propagando,
que caracteriza o fenômeno da refração.
Nas lentes dos óculos, por exemplo, a luz
vem se propagando pelo ar, atravessa a
lente, que em geral é de vidro, e depois
Ar
Ar
volta para o ar, ocorrendo assim duas
refrações:
Figura 4 – Propagação da luz em uma lente
Fonte: Fundação Bradesco
Pode-se definir a lente como um corpo transparente limitado por duas superfícies, das
quais pelo menos uma é curva. Sendo ambas as superfícies esféricas ou uma esférica
e outra plana, a lente é denominada esférica. Podemos classificar as lentes em dois
grupos: convergentes e divergentes.
Lentes convergentes
Lentes divergentes
Figura 5 - Lentes convergentes e divergentes
Fonte: Fundação Bradesco
Uma forma de identificá-las é direcionar um feixe de luz sobre elas. Se o feixe de luz
converge para um ponto, a lente é convergente. Se ele é espalhado em várias direções,
a lente é divergente.
As lentes convergentes são mais
espessas na parte central do que nas
bordas. São exemplos de lentes
convergentes as lupas e as lentes de
óculos
para
hipermetropia,
por
exemplo.
Figura 6 - Lente convergente
Fonte: Fundação Bradesco
As lentes divergentes são mais
espessas nas bordas do que na parte
central. Lentes de óculos para miopia
e os olhos-mágicos instalados nas
portas são alguns exemplos desse
tipo de lente.
Figura 7 - Lente divergente
Fonte: Fundação Bradesco
Como identificar uma lente convergente e uma lente divergente?
Observe as bordas das lentes. Se o prolongamento dos seus lados se
distanciarem das bordas, a lente é divergente. Por outro lado, se o prolongamento
dos lados se aproximarem das bordas, a lente é convergente.
Figura 8 - Lente divergente e lente convergente
Fonte: Fundação Bradesco
ATIVIDADES
1. (Unesp) 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
a seguir, que representa uma secção transversal do conjunto.
ÁGUA
ÁGUA
P
Pode-se concluir que, nessa montagem, o aquário esférico desempenha a função de:
a) espelho côncavo.
b) espelho convexo.
c) prisma.
d) lente divergente.
e) lente convergente.
2. É possível, utilizando-se uma lente divergente, queimar um pedaço de papel?
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3. (FUVEST – SP) Uma colher de plástico transparente cheia de água pode funcionar
como
a) lente convergente.
b) lente divergente.
c) espelho côncavo.
d) microscópio composto
e) prisma.
4. (CESGRANRIO – RJ) 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 quatro lentes de vidro, cujos perfis são estes:
(I)
(II)
(II)
(IV)
Para conseguir seu intento, o estudante poderá usar as lentes
a) I ou II somente.
b) I ou III somente.
c) I ou IV somente
d) II ou III somente.
e) II ou IV somente.
5. (UFES) Nesta câmara fotográfica, a lente fica instalada na posição A e o filme é
colocado na posição B.
B
A
Para focalizar no filme a imagem de um objeto distante da câmara, a lente mais
indicada é:
a)
b)
c)
d)
e)
LEITURA COMPLEMENTAR
Por trás desses óculos...
Está vendo todas as letras aí em cima direitinho? Caso não esteja, não precisa se
assustar: um acessório que há muito tempo faz parte do nosso cotidiano pode ajudá-lo
nesta tarefa.
A história dos óculos remonta à era pré-cristã. Os primeiros registros de seu uso estão
em textos do filósofo chinês Confúcio datados de 500 a. C. Então, os óculos não tinham
graus e eram usados como enfeite ou como forma de distinção social.
Embora as propriedades ampliadoras de um pedaço de vidro curvo fossem conhecidas
desde pelo menos 2.000 a. C., a fabricação de lentes só se torna possível na Idade
Média, com o aperfeiçoamento feito pelo matemático árabe Al-Hazen das leis
fundamentais da óptica – parte da física que estuda os fenômenos relativos à luz e à
visão.
Nessa época, dentro dos mosteiros, berilo, quartzo e outras pedras preciosas são
lapidadas e polidas a fim de produzir a chamada pedra-de-leitura, um tipo de lupa muito
simples. Em 1267, o monge franciscano Roger Bacon leva uma dessas pedras-deleitura ao papa Clemente IV e consegue demonstrar sua utilidade para aqueles que têm
alguma dificuldade de visão.
O primeiro par de lentes com graus unido por aros de ferro e rebites surge na Alemanha
em 1270. Esses óculos primitivos não têm hastes e são ajustados apenas sobre o nariz.
Pouco depois, modelos semelhantes ao alemão aparecem em várias cidades italianas.
Florença, Pádua e Veneza são importantes entrepostos comerciais durante a
Renascença, o que leva a Itália a se destacar rapidamente na fabricação de óculos. São
considerados pioneiros o frade dominicano Alessandro della Spina e o médico Savino
Degli Armati.
Fabricados por artesãos habilidosos, os óculos eram artigos raros e caros, que
simbolizavam erudição, cultura, nobreza e status. Era costume, inclusive, constarem
dos inventários das famílias e serem deixados como herança. Aos poucos, com a
fabricação em maior escala em indústrias nascidas na Alemanha e na Itália,
especialmente, o acessório se popularizou.
Inicialmente, os óculos eram usados apenas para leitura, melhorando a capacidade
visual das pessoas com presbiopia e hipermetropia. Em 1441, surgem as primeiras
lentes apropriadas às necessidades dos míopes. A solução para pessoas com
astigmatismo só aparece um pouco mais tarde, em 1827.
Até o século XVI, os modelos disponíveis não tinham hastes fixas sobre as orelhas. Os
óculos pince-nez eram ajustados somente sobre o nariz e os lorgnons traziam uma
haste lateral onde o usuário o segurava para colocá-lo à frente dos olhos.
As hastes como as conhecemos hoje só aparecem no século XVII. Mesmo assim, pincenez e lorgnons continuam a ser usados até o início do século XX, quando passam a ser
preferidos pelos modelos numont, ou seja, com hastes leves, finas, perpendiculares às
lentes e apoiadas sobre as orelhas.
O uso de plásticos e seus derivados na fabricação de armações a partir da década de
1940 abriram novas possibilidades de design aos óculos. Os precursores dos modelos
que fazem sucesso hoje apareceram por volta de 1970: com aros grandes e coloridos
transformaram-se
nos
modelos
encontrados
atualmente
em
rostos
e
lojas
especializadas espalhados por aí.
Disponível em: <http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=779&sid=7>. Acesso em:
29 jun. 2016.
INDICAÇÕES
Acesse
o
link
http://www.gradadm.ifsc.usp.br/dados/20092/FFI0108-
1/lentes%20e%20espelhos.pdf e conheça algumas relações matemáticas envolvidas no
estudo dos espelhos e lentes.
E para aprofundar seus estudos sobre as lentes esféricas acesse o link
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Lentesesfericas/lentesesfericas.php
REFERÊNCIAS
ALVARENGA, B. Curso de Física. São Paulo: Scipione, 2010. v. 2.
GASPAR, A. Física. São Paulo: Ática, 2000. v. 2.
HEWITT, P. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2012.
__________. Fundamentos da Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2009.
PIETROCOLA, M. Física em contextos: pessoal, social e histórico. São Paulo: FTD,
2011. v. 2.
UNSPLASH/FREERANGESTOCK.COM.
Óculos
para
leitura.
Disponível
em:
<https://freerangestock.com/photos/71156/photo-details.html>. Acesso em: 28 jun.
2016. 15h02min.
WHITEWAY/FREERANGESTOCK.COM.
Cartaz
com
letras
para
exame
oftamológico. Disponível em: < https://freerangestock.com/photos/16854/glasses-andchart.html>. Acesso em: 28 jun. 2016. 15h06min.
GABARITO
1. Alternativa D
2. Não. Os raios solares, ao atravessarem uma lente divergente, não se concentram
num ponto. Pelo contrário, eles se abrem distribuindo a energia luminosa do Sol.
3. Alternativa A
4. Alternativa B
5. Alternativa A