As lentes são dispositivos ópticos que funcionam por refração da luze são muito utilizadas no nosso dia a dia, como nos óculos, nas lupas, nas câmeras fotográficas, nas filmadoras e em telescópios. O material que as constitui normalmente é o vidro, mas o plástico também pode ser utilizado. As principais características desses dispositivos são a transparência e a superfície esférica.
De acordo com a curvatura apresentada, as lentes esféricas podem ser classificadas como:
Lentes convergentes, ou positivas: quando a parte do centro é mais espessa que as bordas. Elas podem ser de três tipos:
Lentes biconvexas: apresentam duas partes convexas;
Lentes plano-convexas: possuem um lado plano e outro convexo;
Lentes côncavo-convexas: com um lado côncavo e o outro convexo.
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Lentes divergentes, ou negativas: se o centro é mais fino que as bordas. Podem ser classificadas como:
Lentes bicôncavas: caso apresentem as duas faces côncavas;
Lentes plano-côncavas: quando apresentam um lado plano e o outro côncavo;
Lentes convexo-côncavas: com um lado convexo e outro côncavo.
A figura a seguir mostra o formato de cada um desses tipos de lente:
Além do formato, as lentes também podem ser classificadas de acordo com o comportamento óptico dos raios de luz após atingi-las. Nesse caso, elas podem ser divergentes ou convergentes.
Em uma lente divergente, quando os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal, eles sofrem dupla refração e se expalham . Observe a figura:
Como o foco dessas lentes é formado pelo encontro de projeções dos raios de luz incidentes, ele é classificado como virtual.
Nas lentes convergentes, os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal e, após sofrerem refração, se concentram em um único ponto, este ponto é o foco.
O foco das lentes convergentes é classificado como foco real, pois é fruto do encontro dos raios de luz refratados.
Elementos das lentes esféricas
O que caracteriza uma lente esférica são os seus elementos geométricos, que são:
C1 e C2: centros de curvatura das faces esféricas;
R1 e R2: raios de curvatura das faces esféricas;
Eixo principal da lente: onde estão contidos C1 e V1;
e: espessura da lente;
V1 e V2: Vértices da lente.
Veja como é a disposição desses elementos nas lentes:
Quando a espessura da lente é muito menor do que o raio de suas faces, ela é denominada lente delgada. Nesse tipo de lente, os vértices V1 e V2 estão praticamente no mesmo ponto sobre o eixo principal e passam a ser chamados de centro óptico.
Por Mariane Mendes
Graduada em Física
Lentes convergentes e divergentes: tudo sobre esses dispositivos ópticos!
- O que são lentes divergentes e convergentes?
- Como funcionam as lentes convergentes e divergentes?
- Elementos
das lentes (foco, antiprincipal, centro ótico)
- Formação da imagem
- Tipos de lentes convergentes e divergentes
- Lentes convergentes
- Lentes divergentes
- A lente da lupa é convergente ou divergente?
- O sistema de lentes do olho é
convergente ou divergente?
- Miopia e hipermetropia
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).
Como funcionam as lentes convergentes e divergentes?
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.
Elementos das lentes (foco, antiprincipal, centro ótico)
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.
Formação da imagem
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:
- raio rosa: o raio parte do objeto, em paralelo com o eixo horizontal e, ao chegar à lente, ele faz um ângulo com que chegue ao foco F’.
- raio verde: o raio parte do objeto, em linha reta passa pelo foco e chega à lente — após a lente, ele segue em paralelo com a linha horizontal.
- raio lilás: o raio parte do objeto seguindo em direção ao centro ótico e continua na mesma direção e sentido.
- raio salmão: o raio parte do objeto, passando pelo ponto antiprincipal e chegando à lente — após isso, ele segue em linha reta passando pelo A’.
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.
Tipos de lentes convergentes e divergentes
As lentes não têm um único formato. Sendo assim, veremos cada um desses formatos abaixo.
Lentes convergentes
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!
Lentes biconvexas
Nas lentes biconvexas as bordas são finas e seus dois lados são convexos.
Lentes plano-convexas
Nas lentes plano-convexas, um lado é convexo e o outro é plano.
Lentes côncavo-convexas
Nas lentes côncavo-convexas, um lado é côncavo e o outro é convexo.
Lentes divergentes
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!
Lentes bicôncavas
Nas lentes bicôncavas, os dois lados são côncavos.
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Lentes plano-côncavas
Nas lentes plano-côncavas, um lado da lente é plano e o outro é côncavo.
Lentes convexo-côncavas
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 lente da lupa é convergente ou divergente?
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 sistema de lentes do olho é convergente ou divergente?
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.
Miopia e hipermetropia
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.