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Física 3 | Óptica

Lentes

Esféricas

Física 3 | Óptica

Biconvexa

Lentes Esféricas: construção

Física 3 | Óptica

PLANO-CONVEXA


Física 3 | Óptica

CÔNCAVO-CONVEXA


Física 3 | Óptica

BICÔNCAVA


Física 3 | Óptica

PLANO-CÔNCAVA


Física 3 | Óptica Lentes Esféricas: construção

CONVEXO-CÔNCAVA

Física 3 | Óptica

Resumindo

biconvexa plano-convexa côncavo-convexa

bicôncava plano-côncava convexo-côncava

BORDAS

FINAS

ouCONVEXAS

BORDASGROSSAS

ouCÔNCAVAS

Família 1

Família 2


Física 3 | Óptica

Uma lente qualquer pode ter

dois comportamentos ópticos distintos

lente

CONVERGENTE

lente

DIVERGENTE

1 2

Lentes Esféricas: comportamento

Física 3 | Óptica

A lente é feita de

material MAIS

refringente que o

meio externo

•Lente plano-convexa

•Bordas finas

•Feita de vidro

•Imersa no ar

C

N

Lente

CONVERGENTE


exemplos

Física 3 | Óptica

A lente é feita de

material MAIS

refringente que o

meio externo

•Lente plano-côncava

•Bordas grossas

•Feita de vidro

•Imersa no ar

C

N

exemplos

Lente

DIVERGENTE


Física 3 | Óptica

A lente é feita de

material MENOS

refringente que o

meio externo

•Lente plano-convexa

•Bordas finas

•Feita de ar

•Imersa no vidro

C

N

Lente

DIVERGENTE


exemplos

Física 3 | Óptica

•Lente plano-côncava

•Bordas grossas

•Feita de ar

•Imersa no vidro

A lente é feita de

material MENOS

refringente que o

meio externo

C

N

Lente

CONVERGENTE


exemplos

Física 3 | Óptica

A lente é feita de

material MAIS

refringente que o

meio externo

A lente é feita de

material MENOS

refringente que o

meio externo

Bo

rdas

Fin

as

Bo

rda

s

Gro

ssa

s

convergente

convergente

divergente

divergente


conclusão

Física 3 | Óptica

LENTES

GROSSAS

LENTES

FINAS

espessura

grande

espessura

pequena

devem

ser

evitadas

1a condição

LENTES

FINAS

Condições de nitidez de Gauss

ou lentes

delgadas

Física 3 | Óptica

RAIOS

PARAXIAIS

2a condição


Física 3 | Óptica

As lentes que obedecem às duas

condições de nitidez de Gauss são ditas

GAUSSIANAS

e têm

FUNCIONAMENTO PERFEITO

(ideal)

2a condição1a condição

LENTES DE

PEQUENA ESPESSURA

RAIOS

PARAXIAIS


Física 3 | Óptica

Ao FoFi AiO

Ponto

Anti-principal

Objeto

Foco

Principal

Objeto

Ponto

Anti-principal

Imagem

Centro

Óptico da

Lente

Foco

Principal

Imagem

Lente convergente

eixo

principal

Simbologia: lentes gaussianas

Física 3 | Óptica

FoO = AoFo = f

f f f

FiO = AiFi = f

f

Ao FoFi AiO

Lente convergente


Física 3 | Óptica

O

Ponto

Anti-principal

Imagem

Foco

Principal

Imagem

Ponto

Anti-principal

Objeto

Centro

Óptico da

Lente

Foco

Principal

Objeto

Ai Fi Fo Ao

eixo

principal

Lente divergente


Física 3 | Óptica

f f ff

FoO = AoFo = fFiO = AiFi = f

OAi Fi Fo Ao

Lente divergente


Física 3 | Óptica

Propriedades Notáveis

das lentes gaussianas

Vantagens de se trabalhar com lentes ideais

Raios principais

Física 3 | Óptica

Ao FoFi AiO

Lente convergente

Entrou paralelo,

sai por Fi

Entrou por Fo,

sai paralelo

Entrou por O,

sai sem desvio

Entrou por Ao,

sai por Ai

Raios principais

Física 3 | Óptica

OAi Fi Fo Ao

Lente divergente

Entrou paralelo,

sai por Fi

Entrou por Fo,

sai paralelo

Entrou por O,

sai sem desvio

Entrou por Ao,

sai por Ai

Raios principais

Física 3 | Óptica

1) Natureza

Real

2) Posição

Entre Fi e Ai

3) Orientação

Invertida

4) Tamanho

Menor

Características

da Imagem

Ao Fo

Fi

AiO

•Caso I – objeto antes do Ao

Lente

CONVERGENTE

Aplicação prática:

•Câmera fotográfica

•Olho humano

Imagens em lentes gaussianas

Física 3 | Óptica

Ao FoFi

Ai

O

•Caso II – objeto sobre Ao

Lente

CONVERGENTE

1) Natureza

Real

2) Posição

Sobre Ai

3) Orientação

Invertida

4) Tamanho

Igual

Características

da Imagem


•Fotocopiadoras


Física 3 | Óptica

Ao FoFi Ai

O

•Caso III – objeto entre Ao e Fo

Lente

CONVERGENTE

1) Natureza

Real

2) Posição

Depois de Ai

3) Orientação

Invertida

4) Tamanho

Maior

Características

da Imagem


•Projetores


Física 3 | Óptica

Ao FoFi Ai

O

•Caso IV – objeto sobre Fo

Lente

CONVERGENTE

1) Natureza

Imprópria

2) Posição

No infinito

3) Orientação

Indefinida

4) Tamanho

Indefinido

Características

da Imagem


•Holofotes


Física 3 | Óptica

Ao FoFi Ai

O

•Caso V – objeto entre Fo e O

Lente

CONVERGENTE

1) Natureza

Virtual

2) Posição

Na região de

luz incidente

3) Orientação

Direita

4) Tamanho

Maior

Características

da Imagem


•Lupa

•Correção de

Hipermetropia


Física 3 | Óptica

•Caso Único

Lente

DIVERGENTE

OAi Fi Fo Ao

1) Natureza

Virtual

2) Posição

Entre Fi e O

3) Orientação

Direita

4) Tamanho

Menor

Características

da Imagem


•Correção de Miopia


Física 3 | Óptica

•Caso Único

Lente

DIVERGENTE

OAi Fi Fo Ao

1) Natureza

Virtual

2) Posição

Entre Fi e O

3) Orientação

Direita

4) Tamanho

Menor

Características

da Imagem


•Correção de Miopia

Mesmo movendo o objeto

sobre o eixo...

... as características da

imagem não mudam!


Física 3 | Óptica

•CONCLUSÕES

OBJETO REAL E IMAGEM REAL OBJETO REAL E IMAGEM VIRTUAL

IMAGEM

INVERTIDA

IMAGEM

DIREITA

SOMENTE IMAGENS REAIS

PODEM SER PROJETADAS

ENTRE O OBJETO E SUA IMAGEM:

O MAIS AFASTADO DA LENTE É SEMPRE O MAIOR


Física 3 | Óptica Imagens em lentes gaussianasExercício

1

(Fac. Albert Einstein 2016) Uma estudante de medicina, dispondo de espelhos esféricos

gaussianos, um côncavo e outro convexo, e lentes esféricas de bordos finos e de bordos

espessos, deseja obter, da tela de seu celular, que exibe a bula de um determinado

medicamento, e aqui representada por uma seta, uma imagem ampliada e que possa ser

projetada na parede de seu quarto, para que ela possa fazer a leitura de maneira mais

confortável. Assinale a alternativa que corresponde à formação dessa imagem, através do

uso de um espelho e uma lente, separadamente.a) b)

c) d)

Resolução Imagem projetada = imagem real

Imagem ampliada


2

Após atravessar a lente, cada feixe irá convergir para um ponto do eixo, a uma

distância f do centro da lente. Sabendo que os comprimentos de onda da luz azul,

amarela e vermelha são 450 nm, 575 nm e 700 nm, respectivamente, pode-se

afirmar que:

a) fazul = famarelo = fvermelho

b) fazul = famarelo < fvermelho

c) fazul > famarelo > fvermelho

d) fazul < famarelo < fvermelho

e) fazul = famarelo > fvermelho

(Unesp) Três feixes paralelos de luz, de

cores vermelha, amarela e azul, incidem

sobre uma lente convergente de vidro

crown, com direções paralelas ao

eixo da lente. Sabe-se que o índice de

refração n desse vidro depende do

comprimento de onda da luz, como

mostrado no gráfico da figura.


2

Pelo gráfico dado, quanto maior o

comprimento de onda (l), menor o índice

de refração (n). (l e n inversamente proporcionais)

Sabemos que, na refração, quanto menor é

o índice de refração (n) do meio para onde

a luz passa, menor será o desvio (d)

sofrido. (d e n diretamente proporcionais)

Dados:

lazul = 450 nm

lamarelo = 575 nm

lvermelho = 700 nm.

Conclusões:

•lazul < lamarelo < lvermelho

•nazul > namarelo > nvermelho (menor l, maior n)

•dazul > damarelo > dvermelho (maior n, maior d)

Resolução

FF FO

Por definição, distância focal (f) é a distância entre

o foco F e o centro óptico O da lente. Logo:

fazul < famarelo < fvermelho Resposta: D

Física 3 | Óptica

Caso III

20 cm

OAo Fo AiFi

40 cm

p1 p2

Caso V

Imagens em lentes gaussianasExercício

3

(UFMT) Uma vela é colocada perpendicularmente ao eixo principal, em duas posições,

30 cm e depois 10 cm, de uma lente esférica delgada convergente de

distância focal |f|= 20 cm. A imagem da vela nas duas posições, respectivamente, é:

a) real, direita e maior que a vela; virtual, direita e maior que a vela.

b) virtual, invertida e maior que a vela; real, direita e maior que a vela.

c) virtual, direita e maior que a vela; real, invertida e menor que a vela.

d) real, invertida e menor que a vela; virtual, direita e menor que a vela.

e) real, invertida e maior que a vela; virtual, direita e maior que a vela.

Resolução

p1 = 30 cm (objeto entre Ao e Fo - Caso III)

p2 = 10 cm (objeto entre Fo e O - Caso V )

REAL, INVERTIDA

E MAIOR

VIRTUAL, DIREITA

E MAIOR


4

(Unesp 2016) Durante a análise de uma lente delgada para a fabricação de uma lupa, foi

construído um gráfico que relaciona a coordenada de um objeto colocado diante da lente (p)

com a coordenada da imagem conjugada desse objeto por essa lente (pˈ). A figura 1

representa a lente, o objeto e a imagem. A figura 2 apresenta parte do gráfico construído.

Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss para essa lente, calcule a que

distância se formará a imagem conjugada por ela, quando o objeto for colocado a 60 cm de

seu centro óptico. Suponha que a lente seja utilizada como lupa para observar um pequeno

objeto de 8 mm de altura, colocado a 2 cm da lente. Com que altura será vista a imagem

desse objeto?


4

Resolução Pelo gráfico, quando p = 20 cm, p´= 20 cm.

1 1 1

f p p'

1 1 1

f 20 20

1 2

f 20

f 10 cm

I) Quando p = 60 cm, p´= ?

1 1 1

f p p'

1 1 1

10 60 p'

1 1 1

10 60 p'

6 1 1

60 p'

5 1

60 p 'p' 12 cm

II) Quando p = 2 cm,o = 8 mm, y´= ?

1 1 1

10 2 p'

1 1 1

10 2 p'

1 5 1

10 p'

10p' 2,5 cm

4

i p '

o p

i ( 2,5 cm)

8 mm 2,0 cm

2,5 8 mmi

2,010 mm

Física 3 | Óptica Imagens em lentes gaussianasExtra

1

Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.

A lente em questão é _________________, porque, para um objeto real, a

imagem é _________ e aparece ________________ que o objeto.

(UFSM 2011) Na figura a seguir, são representados um objeto (O) e a sua imagem

(I) formada pelos raios de luz:

a) convergente – real – menor

b) convergente – virtual – menor

c) convergente – real – maior

d) divergente – real – maior

e) divergente – virtual – menor


1

Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.

A lente em questão é _________________, porque, para um objeto real, a

imagem é _________ e aparece ________________ que o objeto.

(UFSM 2011) Na figura a seguir, são representados um objeto (O) e a sua imagem

(I) formada pelos raios de luz:

a) convergente – real – menor

b) convergente – virtual – menor

c) convergente – real – maior

d) divergente – real – maior

e) divergente – virtual – menor

convergente

real menor


2

I. Classificamos as lentes em relação ao seu formato e em relação ao meio

em que elas estão imersas.

II. Quando desejamos concentrar os raios luminosos que vêm do Sol em

um único ponto, podemos utilizar lentes de bordas grossas desde que elas

estejam imersas em um meio de índice de refração maior que o seu.

III. Para que a imagem conjugada por uma lente seja nítida, devemos levar

em consideração a espessura da lente e a maneira como os raios

incidentes chegam a ela.

IV. Lentes esféricas são usadas em instrumentos ópticos para aumentar ou

diminuir o tamanho da imagem, devido ao fato de a luz sofrer dispersão ao

atravessá-las.

V. Uma lente convergente possui sempre os raios de curvatura de suas

faces iguais.

(IFSC 2011) Analise as proposições abaixo:

Assinale a alternativa correta.

a) Apenas as proposições I, II e IV são verdadeiras.

b) Apenas as proposições I, II e III são verdadeiras.

c) Apenas as proposições II, III e V são verdadeiras.

d) Apenas as proposições II, IV e V são verdadeiras.

e) Apenas as proposições III, IV e V são verdadeiras.


3

(UFMG) Em um laboratório de óptica, Oscar precisa aumentar o diâmetro do feixe

de luz de um laser. Para isso, ele prepara um arranjo experimental com duas

lentes convergentes, que são dispostas de maneira que fiquem paralelas, com o

eixo de uma coincidindo com o eixo da outra. Ao ligar-se o laser, o feixe de luz é

alinhado ao eixo do arranjo. Esse arranjo está representado neste diagrama:

b) Determine o diâmetro do feixe de luz à direita da segunda lente em função de d

e das distâncias focais f1 e f2 das lentes.


3








F1 F2

f1 f2

d’


3








F1 F2

f1

2

1

d' f

d fPela semelhança dos triângulos (azul e verde):

2

1

fd' d

f

f2

d’

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