Lentes Esféricas
As lentes esféricas fazem parte do estudo da física óptica, sendo um dispositivo óptico composto por três meios homogêneos e transparentes.
Nesse sistema, dois dioptros estão associados, sendo que um deles é necessariamente esférico. Já o outro dioptro, pode ser plano ou esférico.
As lentes possuem uma grande importância nas nossas vidas, posto que com elas podemos aumentar ou reduzir o tamanho de um objeto.
Muito objetos do cotidiano utilizam as lentes esféricas, por exemplo:
- Óculos
- Lupa
- Microscópios
- Telescópios
- Câmeras Fotográficas
- Filmadoras
- Projetores
Tipos de Lentes Esféricas
Conforme a curvatura que apresentam, as lentes esféricas são classificadas em dois tipos:
Lentes Convergentes (ou Convexas)
Também chamadas de lentes convexas, as lentes convergentes apresentam uma curvatura para o exterior. O centro é mais espesso e a borda é mais delgada.
O principal objetivo desse tipo de lente esférica é de aumentar os objetos. Recebem esse nome, pois os raios de luz convergem, ou seja, se aproximam.
- a) Biconvexa: possui duas faces convexas
- b) Plano Convexa: uma face é plana, e o outra, convexa
- c) Côncavo-convexa: uma face é côncava, e o outra, convexa
Lentes Divergentes (ou Côncavas)
Também chamadas de lentes côncavas, as lentes divergentes apresentam uma curvatura interna. O centro é mais fino e a borda é mais espessa.
O principal objetivo desse tipo de lente esférica é de diminuir os objetos. Recebem esse nome, pois os raios de luz divergem, ou seja, afastam.
Além disso, segundo os tipos de dioptros que apresentam (esféricos ou esférico e plano), as lentes esféricas podem ser de seis tipos:
- d) Bicôncava: possui duas faces côncavas
- e) Plano Côncava: uma face é plana, e a outra, côncava
- f) Convexa-Côncava: uma face é convexa, e a outra, côncava
Observação: Dentre esses tipos, três delas apresentam uma borda mais fina, e três bordas mais espessas.
Principais elementos das lentes esféricas
Para o estudo das lentes esféricas e formação das imagens é necessário conhecer seus elementos básicos:
-
Eixo Principal: Linha reta que passa pelo centro óptico da lente e pelos centros de curvatura das superfícies esféricas.
-
Centro Óptico: Ponto central da lente onde, se um raio de luz passa, este não sofre desvio.
-
Foco Principal (F): Ponto no eixo principal para onde os raios de luz paralelos são focados após passar pela lente convergente ou de onde parecem emergir em uma lente divergente.
-
Distância Focal (f): Distância entre o centro óptico e o foco principal.
Formação de imagens em lentes convergentes
As imagens podem ser formadas em cinco casos:
- Imagem real, invertida e menor do que o objeto
- Imagem real, invertida e mesmo tamanho do objeto
- Imagem real, invertida e maior que o objeto
- Imagem imprópria (está no infinito)
- Imagem virtual, à direita do objeto e maior do que ele
Formação de imagens em lentes divergentes
Já a lente divergente, a formação de imagem é sempre: virtual, à direita do objeto e menor do que ele.
Equação das lentes delgadas
A relação entre a distância do objeto, a distância da imagem e a distância focal de uma lente é dada pela equação das lentes delgadas:
Onde:
- p é a distância do objeto;
- q é a distância do objeto;
- f é a distância focal.
Equação do aumento linear transversal
O aumento linear transversal (A) é a razão entre o tamanho da imagem e o tamanho do objeto, sendo dado por:
O sinal negativo indica que, para lentes convergentes, uma imagem formada do outro lado do objeto é invertida.
Potência Focal
Cada lente apresenta uma potência focal, ou seja, a capacidade de convergir ou divergir os raios de luz. A potência focal é calculada pela fórmula:
Sendo,
P: potência focal
f: distância focal (da lente ao foco)
No Sistema Internacional, a potência focal é medida em Dioptria (D) e a distância focal em metros (m).
Importante notar que nas lentes convergentes, a distância focal é positiva, por isso também são chamadas de lentes positivas. Já nas lentes divergentes ela é negativa e, portanto, são chamadas de lentes negativas.
Exemplo 1
Qual a potência focal de uma lente convergente de distância focal de 0,10 metros?
Exemplo 2
Qual a potência focal de uma lente divergente de distância focal de 0,20 metros?
Aprenda mais sobre lentes convergentes e divergentes.
Quer saber mais sobre o tema? Leia também:
- Refração da Luz
- Espelhos Planos
- Espelhos Esféricos
- Fórmulas de Física
- Exercícios sobre espelhos planos resolvidos
Exercícios de lentes esféricas
Exercício 1
(CESGRANRIO) Um objeto real é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente de distância focal f. Se o objeto está a uma distância 3f da lente, a distância entre o objeto e a imagem conjugada por essa lente é:
a) f/2
b) 3f/2
c) 5f/2
d) 7f/2
e) 9f/2
Exercício 2
(MACKENZIE) Considerando uma lente biconvexa cujas faces possuem o mesmo raio de curvatura, podemos afirmar que:
a) o raio de curvatura das faces é sempre igual ao dobro da distância focal;
b) o raio de curvatura é sempre igual à metade do recíproco de sua vergência;
c) ela é sempre convergente, qualquer que seja o meio envolvente;
d) ela só é convergente se o índice de refração do meio envolvente for maior que o do material da lente;
e) ela só é convergente se o índice de refração do material da lente for maior que o do meio envolvente.
Exercício 3
(UFSM-RS) Um objeto está sobre o eixo óptico e a uma distância p de uma lente convergente de distância f. Sendo p maior que f e menor que 2f, pode-se afirmar que a imagem será:
a) virtual e maior que o objeto;
b) virtual e menor que o objeto;
c) real e maior que o objeto;
d) real e menor que o objeto;
e) real e igual ao objeto.
Treine com:
Referências Bibliográficas
GASPAR, Alberto. Física - volume único. 2. ed. São Paulo: Ática, 2015.
ASTH, Rafael. Lentes Esféricas. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/lentes-esfericas/. Acesso em: