[FISICA] LENTES ESFÉRICAS

Imagine se não existisse nada que fosse capaz de aumentar ou diminuir o tamanho das imagens dos objetos. A fotografia de uma pessoa, por exemplo, teria o mesmo tamanho da pessoa. Imagine o tamanho da máquina fotográfica necessária para isso !!! Por outro lado, não poderíamos enxergar coisas muito pequenas através do microscópio, pois este não iria nos fornecer uma imagem maior do objeto observado. O microscópio neste caso não serviria para muita coisa.
Mas elas existem, felizmente, e por causa disso podemos ir ao cinema, tirar fotografias, assistir televisão, enxergar melhor (para quem usa óculos), observar coisas pequenas através dos microscópios, ver a lua de pertinho (com uma luneta) etc...
Vamos então observar alguns tipos de lentes usadas por ai. Inicialmente iremos dividi-las em duas partes: lentes de bordas finas e lentes de bordas grossas

Mas, todas estas lentes podem ser na verdade convergentes ou divergentes, dependendo do que acontece com a luz quando esta passa por ela.
Como representar uma lente convergente e uma lente divergente.

As lentes ditas convergentes concentram os raios de luz, enquanto as lentes divergentes espalham estes raios de luz. Você verá nas animações abaixo como isso acontece.

Os raios de luz chegam formando um ângulo de 90º com a lente. Como a lente é do tipo convergente, ela irá concentrá-los em um ponto, que iremos chamar de foco imagem. Note que aqui os raios de luz atravessam a lente e convergem para o foco imagem.

Neste caso, os raios também chegam formando um ângulo de 90º com a lente, mas como ela é divergente, irá espalhá-los. Mas repare que se você prolongar para trás os raios que atravessaram a lente, eles irão se cruzam em um ponto, que será chamado de foco imagem.

Vamos ver agora como fica a nomenclatura usada para as lentes:

• F_i - foco imagem
  A_i - ponto antiprincipal imagem
• F_o - foco objeto
• A_o - ponto antiprincipal objeto
• O - centro óptico da lente

Obs: Nós vamos considerar aqui que os raios de luz sempre virão do lado esquerdo das lentes. Com isso a nomenclatura acima sempre terá esta aparência. Note que F_i não fica no mesmo lugar para a lente convergente e para a divergente.

Construção de imagens

Três coisas são importantes aqui, e é exatamente com estas três coisas que iremos trabalhar. São elas: objetos, lentes e imagens. Você já viu que as lentes podem fazer com que as imagens tenham algumas características diferentes dos objetos que a geraram.
Para que você consiga descobrir quais são as características de uma imagem gerada por uma lente, terá que conhecer o comportamento de alguns raios de luz. Chamaremos estes raios de luz de raios principais. Veremos três raios principais para cada lente (convergente ou divergente).

Raios principais para lentes convergentes

Um raio de luz que se propaga paralelamente ao eixo principal da lente, sofre refração passando pelo foco imagem.

Um raio de luz que se propaga passando pelo foco objeto da lente, sofre refração saindo paralelamente ao eixo principal da lente

Um raio de luz que incide na lente sobre o seu centro óptico, irá refratar sem sofrer desvio algum.

Raios principais para lentes divergentes

Um raio de luz que se propaga paralelamente ao eixo principal da lente sofre refração, e o prolongamento do raio refratado vai passar sempre pelo foco imagem.

Um raio de luz que se propaga de tal forma que o seu prolongamento passe pelo F_o, irá refratar paralelamente ao eixo principal da lente.

Um raio de luz que incide na lente sobre o seu centro óptico, irá refratar sem sofrer desvio algum.

Veja então como fica cada uma das construções possíveis.

Características da imagem

• natureza : real
• orientação : invertida
• tamanho : menor

Características da imagem

• natureza : real
• orientação : invertida
• tamanho : igual

Características da imagem

• natureza : real
• orientação : invertida
• tamanho : maior

Até aqui você pode perceber que quanto mais aproximamos o objeto da lente mais sua imagem aumentará de tamanho. E que nestes três casos ela será invertida e real. A vantagem de uma imagem real é que ela pode ser projetada em um anteparo (uma tela, parede etc...)

Características da imagem

• natureza : imprópria
• orientação : indeterminada
• tamanho : indeterminada

Neste exemplo você pode perceber que não há formação de imagem. Quando o objeto é colocado sobre o foco é isso o que acontece. Dizemos que a imagem está localizada no infinito, lugar imaginário onde duas retas paralelas se encontram.

Características da imagem

• natureza : virtual
• orientação : direita
• tamanho : maior

Este é o único caso onde uma lente convergente gera uma imagem virtual e direita. A desvantagem de uma imagem virtual é que ela não pode ser projetada em um anteparo.

Este é o único caso para lentes divergentes. Imagens formadas por este tipo de lente sempre são virtuais, direitas e menores que o objeto.
OBS: As animações podem não sair completas quando você imprimir. Se isso acontecer sugiro que você as complete à mão mesmo. Aproveite esta oportunidade para estudar e fixar o comportamento dos raios de luz em cada uma delas.