Estudaremos agora uma das aplicações mais comuns da Ótica no nosso cotidiano. As lentes! Certamente, você já viu alguém usando óculos ou você mesmo usa. Já pensou em entender como aquele óculos auxilia na visão? É exatamente o que faremos agora.
Assim como os espelhos, as lentes possuem propriedades de direcionar os raios de luz que passam por elas. A diferença entre elas e os espelhos é que as imagens se formam por refração e não por reflexão.
As lentes são objetos feitos de um material transparente e podem ser de diversos tipos. Como possuem superfícies curvas, há diversas combinações de superfícies que elas podem ter. Se liga na imagem abaixo, ela mostra quatro dos mais importantes formatos que as lentes
podem ter.
As lentes podem ser resumidas conforme seu comportamento em dois tipos principais, as convergentes e as divergentes. Este comportamento depende do formato da lente, de seu índice de refração e do índice de refração do meio em que elas estão inseridas. Podemos dizer que as lentes convergentes “juntam” os raios de luz e as divergentes os “afastam”.
No caso das lentes dos óculos, elas são feitas de vidro e estão inseridas no ar, ou seja, o índice de refração da lente é maior do que o índice de refração do meio em que ela está inserida! Este é o caso mais comum de acontecer! Outra coisa que você precisa saber é que, nesta situação, lentes de bordas finas têm comportamento convergente e lentes de bordas grossas têm comportamento divergente. Olha a imagem aqui embaixo, ela mostra exatamente isto!
Vamos imaginar uma situação bem aleatória. Imagine que uma pessoa de óculos pula em uma piscina. Até aqui tudo normal, certo? Agora imagine que esta piscina está cheia de uma substância que não conhecemos. A única coisa que sabemos sobre ela é que seu índice de refração é maior do que o do vidro de que a lente é feita. Neste caso, o comportamento das lentes mudaria totalmente! Se a pessoa fosse míope e estivesse utilizando uma lente divergente, ela passaria a ter comportamento convergente, ou seja, deixaria de solucionar o problema de visão da pessoa!
Dica do MeSalva! As lentes possuem dois lados. O lado em que os raios incidem é considerado o lado da frente e o lado por onde eles saem é considerado atrás. Sendo assim, existem dois focos: o foco da frente e o foco de trás, e é muito importante que você consiga diferenciá-los.
Raios
Quando estamos trabalhando com lentes, é muito importante entendermos como os raios de luz se comportam ao atravessá-las, assim, podemos saber que imagem a pessoa que utiliza essas lentes vai enxergar. Parece complicado? A boa notícia é que o processo aqui é semelhante ao que estudamos lá nos espelhos! Existem raios principais que nos possibilitam construir as imagens. A imagem se formará onde os raios refratados (ou os seus prolongamentos) se cruzarem. Se liga!
No caso de uma lente convergente, um raio que vem paralelo ao eixo principal a atravessa e sai pelo foco atrás da lente, como mostrado na figura à esquerda! No caso das lentes divergentes, este raio sai como se viesse do foco da frente da lente, como mostrado na figura à direita.
Em uma lente convergente, um raio que vem pelo foco da frente a atravessa e sai paralelo ao eixo principal. Nas lentes divergentes, um raio que vem na direção do foco de trás as atravessa e também sai paralelo ao eixo principal.
Em qualquer tipo de lente, um raio que passa pelo centro dela sempre continua em linha reta.
Nas lentes convergentes, todo raio que passa pelo ponto antiprincipal do objeto é refratado na direção do ponto antiprincipal da imagem. Se liga na imagem à esquerda aqui embaixo, ela mostra exatamente isso.
Já nas lentes divergentes, se o raio incide na direção do ponto antiprincipal do objeto (2F), ele é refratado na direção do ponto antiprincipal da imagem.
Importante saber! Nas lentes convergentes, é chamado de ponto antiprincipal do objeto o ponto localizado na parte da frente da lente (por onde vêm os raios). Já nas lentes divergentes, o ponto antiprincipal do objeto é localizado na parte de trás da lente.