Entenda como funcionam as lentes!
As lentes são objetos muito comuns em nosso dia a dia. Isso porque muitas pessoas utilizam óculos, que são compostos por um par desse dispositivo óptico. Além dos óculos, a lupa, o telescópio, as câmeras fotográficas e câmeras de celular também têm lentes.
Mas como se comporta a luz ao passar por elas e qual a diferença entre lentes convergentes e divergentes? Essas são algumas das perguntas que vamos responder com o texto de hoje. Acompanhe!
As lentes divergentes e convergentes são objetos fabricados com um pedaço sólido de vidro com superfícies curvas, que seguem uma curva circular. Dessa forma, quando os raios de luz chegam até a lente, eles podem convergir (lente convergente) ou divergir (lente divergente).
A lente convergente, como foi falado, tem a característica de convergir os raios de luz em um ponto específico. Dessa forma, observe a imagem abaixo. Nela temos uma lente convergente e raios de luz que estão se aproximando dela. Quando eles passam por ela começam a convergir para um ponto, que é conhecido como foco.
Já a lente divergente tem a característica de divergir os raios de luz. Observe a imagem abaixo. Nela há uma lente divergente. Os raios de luz chegam à lente, mas ao atravessarem se espalham.
Toda lente, seja ela convergente ou divergente, tem três elementos principais: foco, antiprincipal e centro ótico.
Observe a imagem abaixo:
A linha vertical é uma lente convergente e a linha horizontal é traçada bem ao meio da lente. Dessa forma, o ponto ótico (O) é sempre marcado no encontro das duas linhas, ou seja, no centro da lente. O foco (F) é onde os raios da lente se convergem.
Já o ponto antiprincipal (A) é desenhado levando em consideração o foco. Sendo assim, a distância do A à lente é igual ao dobro da distância do foco até a lente (distância focal).
O foco e o antiprincipal são pontos que, para serem desenhados, dependem da lente. Isso porque cada lente tem seu próprio foco.
Abaixo você pode ver como se forma a imagem de um objeto em uma lente convergente e em uma lente divergente:
Existem algumas regrinhas para desenhar cada raio que você está vendo na imagem acima:
Esses são quatro raios padrões que podem ser utilizados para formar qualquer imagem em lentes convergentes ou divergentes.
Após desenhar os quatro raios, é possível ver onde vai ser formada a imagem do objeto. Os pontos F’ e A’ são denominados foco imagem e antiprincipal imagem, respectivamente, e ficam sempre do lado oposto ao objeto, quando se trata de uma lente convergente. Quando a lente é divergente esses dois pontos ficam do lado em que está o objeto.
As lentes não têm um único formato. Sendo assim, veremos cada um desses formatos abaixo.
Quando o índice de refração da lente for maior que o índice de refração do meio em que ela está imersa, as lentes convergentes têm bordas finas. Veja o que temos nesse caso!
Nas lentes biconvexas as bordas são finas e seus dois lados são convexos.
Nas lentes plano-convexas, um lado é convexo e o outro é plano.
Nas lentes côncavo-convexas, um lado é côncavo e o outro é convexo.
Considerando que o índice de refração da lente seja maior do que o do meio, as lentes divergentes vão ter as bordas grossas. Veja o que temos!
Nas lentes bicôncavas, os dois lados são côncavos.
Nas lentes plano-côncavas, um lado da lente é plano e o outro é côncavo.
Nas lentes convexo-côncavas, um lado da lente é convexo e o outro é côncavo. A diferença no formato dessa lente para a côncavo-convexa, que é convergente, é a largura das bordas.
A lupa é um instrumento composto por uma lente, e é utilizado para ampliar objetos, letras de um livro ou qualquer outra coisa que esteja próxima à lente. Isso acontece porque o seu foco se encontra a poucos centímetros da lente. Então, para aumentar os objetos é preciso posicioná-los no foco.
Mas como saber se a lente da lupa é convergente ou divergente? Existe um experimento que pode responder a essa pergunta e que é fácil de fazer, sendo que se tenha uma lupa, uma folha de papel sulfite, uma caneta preta e um dia ensolarado.
Com a caneta preta, desenhe uma bolinha de 1 centímetro na folha e pinte de preto. Agora, vá para onde há sol e coloque a folha sobre uma superfície seca — pode ser no chão. Pegue a lupa e posicione acima da folha e vá aproximando ou distanciando até que você consiga ver na folha um ponto bem iluminado.
Agora, leve esse ponto até a bolinha preta da folha e espere uns segundos. Começará a sair um pouco de fumaça da folha até que ela comece a pegar fogo de verdade. Nessa hora, tenha uma caneca de água para apagar o fogo da folha.
Podem surgir alguns questionamentos desse experimento, como: “por que a folha pegou fogo?”, “por que surgiu um ponto iluminado na folha?”, “por que levar o ponto iluminado até o ponto preto?”.
Quando a lupa é posicionada a uma certa altura da folha, os raios solares passam por ela e se convergem no ponto iluminado. Sendo assim, é preciso que a lupa esteja a uma distância ideal da folha para que seja possível ver o seu foco, que é por onde todos os raios passam.
Assim, se ela estiver muito longe da folha os raios vão convergir no ar e, se ela estiver muito próxima da folha, os raios não vão conseguir se convergir, pois eles serão refletidos antes pela própria folha.
O ponto preto é desenhado e é pedido para levar o ponto iluminado até ele, pois a cor preta absorve todas as cores. A luz solar, por ser formada por todas as cores, vai ser absorvida por pelo ponto preto e, assim, a folha pegará fogo mais rápido.
Então, temos que a lupa é uma lente convergente, por isso surge o ponto iluminado.
O olho humano é um sistema bem complexo, composto por vários meios transparentes. Ele é considerado um sistema óptico, pois o cristalino é uma lente natural.
O olho capta a luz da seguinte maneira: a luz que entra em nossos olhos é convergida pelo cristalino para um foco, que se encontra dentro do olho. Em seguida, os raios chegam à retina, formando uma imagem invertida. Porém, não vemos invertido porque o nosso cérebro inverte a imagem, deixando-a na posição correta.
Sendo assim, o nosso olho tem uma lente convergente.
A miopia e a hipermetropia são problemas de visão causados pela formação da imagem antes ou depois da retina. No caso da miopia, a imagem é formada antes da retina. Dessa maneira, objetos que estão mais ao longe são vistos de forma desfocada.
Já, no caso da hipermetropia, o problema acontece para objetos próximos. Isso porque, a imagem é formada depois da retina, assim, ela fica desfocada.
Para corrigir os dois problemas, é necessário usar óculos, lentes de contato ou fazer cirurgia refrativa.
Saiba mais sobre os conceitos básicos de óptica geométrica na nossa videoaula. E se quiser testar os seus conhecimentos sobre o assunto, acesse nossa lista de exercícios sobre lentes. Além disso, saiba sobre como se comportam os espelhos côncavos e convexos no nosso post do blog da Stoodi.
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