As_lentes_esféricas_e_suas_principais_características pdf

Prévia do material em texto

As lentes esféricas e suas principais características. 
Diego Lima Barros - 1062830 
CCN-UESPI/ Laboratório de Física Experimental- Física experimental 
IV 
(Data:14 de maio de 2019) 
E-mail: diegolimabarros1997. dl@gmail.com 
Resumo: O experimento tem como função identificar as lentes como lente divergente e lente 
convergente, reconhecer que a trajetória doas raios refratados emergem de uma luz, 
determinar os seguintes elementos de uma lente: eixo ótico, foco real, foco virtual e distancia 
total e identificar os três raios principais das lentes convergentes e divergentes. 
Palavras chave: Lente convergente, lente divergente, raios refratados, eixo ótico, foco real e 
virtual. 
 
 
Introdução 
 
Fisicamente, definimos lente esférica 
como sendo todo sistema óptico formado 
por três meios homogêneos e transparentes. 
Podemos designar uma lente esférica como 
sendo também uma associação de dois 
dióptros planos, onde um deles é esférico e o 
outro pode ser esférico ou plano. 
A lente esférica é muito usada em 
nosso cotidiano, sendo que a encontramos 
em diversos equipamentos, como nos 
óculos, nas câmeras fotográficas, nos 
projetores de imagem, na lupa, na luneta etc. 
A lente é usada basicamente para formar 
imagens de diferentes objetos. 
De uma forma bastante geral, pode-
se dizer que as lentes esféricas, assim como 
os espelhos planos, modificam os raios de 
luz que chegam até à sua superfície. A 
trajetória dos raios que incidem sobre sua 
superfície é modificada pelo fenômeno da 
refração, portanto temos as 
lentes convergentes e as divergentes. 
Podemos conhecer uma lente esférica de 
acordo com sua espessura. Chamamos de 
lentes esféricas de bordas delgadas aquelas 
lentes cujas bordas são finas; e chamamos 
de lentes esféricas de bordas espessas 
aquelas lentes cujas bordas são grossas. 
A lente convergente consegue 
concentrar todos os raios paralelos em um 
único ponto do espaço, cujo nome é ponto 
focal ou simplesmente foco da lente. 
Já as lentes divergentes fazem com 
que os raios luminosos paralelos diviram, ou 
seja, se espalhem. Esse tipo de lente 
apresenta foco virtual e sua distância focal é 
negativa. [1] 
As lentes podem ser representadas da 
seguinte maneira: 
Lentes convergentes: são as lentes que 
conseguem fazer com que todos os raios de 
luz paralelos cheguem em um único ponto do 
espaço. Esse ponto de encontro dos raios 
paralelos é dito ponto focal ou foco da lente 
esférica. 
Lentes divergentes: são lentes que 
conseguem fazer com que os raios de luz 
paralelos sejam espalhados, ou seja, têm por 
objetivo fazer com que os raios luminosos 
divirjam. Nas lentes divergentes o foco é dito 
virtual, de forma que sua distância focal é 
negativa. [2] 
Figura 01 – lentes convergente e divergente 
[3] 
 
 
 
Aparato Experimental 
 
Para a realização do experimento, 
foram utilizados os seguintes equipamentos: 
01 – barramento para banco óptico, 930 mm, 
escala I, escala II, escala III e sapatas 
niveladoras – EQ045.38; 
01 – Lente convergente plano convexa de 4 
dioptrias, com moldura em aço – EQ045.33; 
01 – Lente convergente plano convexa de 8 
dioptrias, com moldura em aço – EQ045.34; 
01 – Tripé universal wackerritt com sapatas – 
EQ017A; 
01 – Haste de 300 mm – EQ017p; 
01 – Painel ótico com disco de Hartl e tripé, 
disco de Hartl – EQ045.40A; 
01 – Mesa suporte para cavaleiro – 
EQ045.06B; 
01 – Multidiafragma – EQ045.075; 
01 – Dióptro bicôncavo – EQ045.16M; 
01 – Dióptro plano-côncavo – EQ045.17M; 
01 – Dióptro biconvexo – EQ045.18M; 
01 – Dióptro plano-convexo – EQ045.19M; 
01 – Dióptro meio-cilindro – EQ045.20M; 
01 – Lanterna de luz policromática, e cabo de 
força com plugue fêmea norma IEC – 
EQ045M.01; 
 
 
Procedimentos/Analise de dados 
 
Lentes convergentes esfericas 
Feito a montagem do experimento 
ligamos a lanterna logo apos, ajustamos o 
painel e o disco de modo que o feixe fique 
sobre a linha central da escala e a lente 
convergente biconvexa ficasse centralizada 
no painel optico e em seguida posicionamos 
o multidiafragma para permitir a passagem 
de tres feixes de luz. 
 
 
 
 
 
Figura 02 – Distancia focal [4] 
 
Ao analizar as tragetorias do raio 
refratado pode-se comprovar que todo raio 
incidente (denominado de raio principal da 
lente) contido no eixo optico de uma lente 
não apresenta desvio no seu raio refratado e 
tambem conseguimos perceber que quanto 
aos outros dois raios refratados estes 
dirigem-se ao centro do raio incidente. 
Feito isso deslizamos o 
multidiafragma de modo a permitir a 
passagem de apenas um feixe central de luz e 
que este passe por um dos focos da lente. 
Figura 03 – Feixe central de luz passando 
pelo foco da lente [4]. 
 
Ao observar a passagem da luz 
podemos comprovar a veracidade da 
afirmação de que todo raio incidente que 
passa pelo foco de uma lente convergente, 
tem seu raio refratado paralelo ap eixo 
principal. 
Com o diafragama na mesma posição 
permitimos a passagem de apenas 1 feixe de 
luz inferior e percebemos que a afirmação de 
que todo raio incidente paralelo ao eixo 
principal tem seu raio refratado pelo foco de 
uma lente convergente esta correta. 
Figura 04 – Feixe de luz inferior passando 
pelo foco da lente [4] 
 
Lentes divergentes esfericas 
Dando continuidade ao experimento 
dessa vez ligamos a lanterna e posicionamos 
o multidiafragma para permitir a passagem 
de tres feixes de luz na lente divergente 
biconcava centralizada no painel otico. 
Figura 05 – Tres feixes de luz ao passar na 
lente divergente biconcava [4]. 
 
Ao analizar o comportamento dos 
raios refratados, em especifico o raio central 
pudemos comprovar que todo raio incidente 
contido no eixo optico de uma lente não 
apresenta desvio no seu raio refratado. E ao 
analisar os outros dois raios incidentes pode-
se perceber que ambos possuiam um ponto 
em comum que se localizava no ponto P da 
figura acima (55 mm ou 5,5 cm). 
Verificamos que os raios refratados 
parecem divergir deste ponto, mas não 
passam realmente por ele, por isto é que este 
ponto é denominado de foco virtual e este 
foco pode ser identificado pela mesma 
distancia que é do ponto “P” so que pelo lado 
oposto, por isso que sua distancia “f” é de -
55mm. 
Feito isso colocamos a lente 
divergente centralizada na escala doi painel e 
o inclinamos colocando o manipulo femea 
M3, do disco optico, embaixo da sapata, logo 
após, ligamos a luz e ao observarmos a 
tragetoria do raio (figura 6) pudemos 
concluir então que todo raio incidente cujo 
prolongamento passa pelo foco de uma lente 
divergente, tem seu raio refratado paralelo ao 
eixo principal. 
Figura 06 – Raio inferior ao passar pelo 
foco da lente [4]. 
 
Ao retirar o calço fazendo o painel 
retornar para a posição horizontal notou-se 
que todo raio incidente, paralelo ao eixo 
principal, tem o prolongamento do seu raio 
refratado passando pelo foco de uma lente 
divergente. 
Desafio: 
 Determine a vergencia do perfil 
dióptrico biconvexo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados/Conclusão 
 
Efetuando a prática experimental, 
chegamos à conclusão de que a os 
procedimentos de coleta de dados, protótipo e 
consequente obtenção dos focos, 
corresponderam as nossas expectativas, 
buscando fundamentos base em experimentos 
realizados por Isaac Newton e Snell 
Descartes. 
 
Os objetivos também foram 
alcançados, já que, comprovamos e 
observamos o comportamento da luz nas 
lentes convergente e divergentes.Também foi possível relembrarmos as 
leis da reflexão e as propriedades das lentes. 
Sendo possível fazer a determinação da 
refração em relação ao acrílico e vice-versa. 
Sendo assim o experimento como um todo foi 
bem-sucedido visto que as práticas 
alcançaram os seus respectivos objetivos com 
foco no aprendizado acadêmico. 
Referências 
 [1]. Disponível em, 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/l
entes-esfericas.htm, acessado em 08/05/2019. 
 
 [2]. Disponível em, H. D. Y. R. A. 
Freedman, Física IV: Ótica e Física 
Moderna/Young e Freedman; [colaborador, 
A. Lewis Ford]; tradução Claudia Martins; 
revisão técnica Adir Moyses Luiz, 12th ed. 
(Pearson, São Paulo, 2009). 
 
[3] Disponível em, 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lentes-
1.htm acesso em 08/05/2019. 
 
[4] Próprio autor.