A história da óptica começou com a fabricação e o estudo de espelhos e lentes. Dizemos que o objeto de estudo da reflexão é a “ciência dos espelhos” e o objeto de estudo da refração está voltado para a “ciência das lentes”.
Desde o século XIV, muitas pinturas europeias retratam religiosos com óculos ou lentes de aumento, ou seja, seu uso já não é algo recente. Vamos conhecer, a seguir, o que são lentes e suas propriedades. Só aqui, no Gestão Educacional!
Tipos de lente
Geralmente, lentes são feitas de vidro, mas o plástico também é utilizado. As lentes de óculos, por exemplo, podem ser feitas de plásticos de alto índice, policarbonato, entre outros materiais.
Elas também podem ser classificadas como lentes convergentes ou lentes divergentes. Essa classificação vai depender do modo que elas são formadas, ou seja, a curvatura que apresentam.
As lentes convergentes têm a parte do centro mais espessa que as bordas. Já as lentes divergentes têm as bordas mais espessas que o centro. Confira a imagem abaixo para entender melhor:
Em uma lente divergente, os raios que incidem são paralelos ao eixo principal. Ao entrar em contato com a lente, eles se espalham após sofrer dupla refração, ou seja, afastam-se do eixo principal, divergem-se. O foco, nesse caso, é chamado de foco virtual, pois é o encontro das projeções dos raios de luz.
Enquanto isso, em lentes convergentes, os raios de luz chegam paralelos ao eixo principal e, quando entram em contato com a lente, concentram-se em um único ponto, chamado de foco.
Convergência de uma lente
A “potência” de uma lente está associada à alteração que a lente é capaz de provocar nas dimensões aparentes de um objeto.
Dizemos que a convergência de uma lente é o desvio que ela produz nos raios de luz, sendo esse desvio tanto maior quanto menor. O aumento ou a diminuição que uma lente provoca nas dimensões de um objeto depende desse desvio, por isso, a potência dessa lente será maior ou menor de acordo com a distância focal.
Se a distância focal da de uma lente for f1< f2, os desvios sofridos pelos raios i1 e i2, ao atravessarem a lente, vão gerar uma alteração na imagem. Sabemos que quanto maior a distância focal f, menor a convergência ou vergência. Portanto, a imagem y’1 corresponde à distância focal f1. Quando aumentamos a distância focal, diminuímos a imagem, portanto a imagem y’2 corresponde à distância focal f2.
De uma lente de distância focal f, definimos a convergência C pela seguinte expressão:
Na física, chamamos essa capacidade da lente de convergir os raios de luz de vergência, enquanto a capacidade de divergir os raios de luz é chamada de divergência.
A unidade de medida da convergência é chamada de dioptria. Dioptria é o que chamamos popularmente de “grau”.
Dizemos que uma lente tem “maior grau” quando tem pequenas distâncias focais, provocando grandes alterações nas dimensões de um objeto.
Instrumentos óticos
As lentes são usadas em objetos que estão em nosso redor e identificamos essas lentes facilmente nos objetos. Óculos, binóculos, câmeras fotográficas, projetores de slide, telescópios e entre outros objetos utilizam instrumentos óticos.
As lentes são dispositivos ópticos que funcionam por refração da luz. É fácil identificar conceitos de óptica em suas tecnologias e seus objetos, um exemplo disso é justamente uma das suas maiores aplicações: os óculos são literalmente dois pares de lente. Até mesmo em uma câmera sofisticada podemos reconhecer os seus elementos principais e descobrir os princípios básicos do seu aprofundamento.
Pessoas que possuem miopia usam lentes divergentes, que abrem um pouco os feixes de luz para que ele possa convergir na retina. Enquanto isso, pessoas com hipermetropia usam lentes convergentes, as quais se fecha um pouco mais o feixe incidente de luz.
A imagem abaixo mostra como ficam imagens em lentes de pessoas que usam óculos e possuem miopia.
Exercício resolvido
1) Determine a convergência em dioptrias das lentes cujas distâncias focais são:
A) 50 cm
B) – 25 cm
RESPOSTA:
A) f = 50 cm, então f = 0,5 m
C = 1/0,5
C = 2,0 di
B) f = – 25 cm, então f = – 0,25m
C = 1/ (-0,25)
C = -4,0 di
