As lentes da física. Características e aplicação

Uma lente é um dispositivo ótico simples que consiste em um ou mais blocos de material transparente (geralmente vidro, mas também plásticos, minerais, géis, parafina) colados uns aos outros. Na maioria das vezes ocorre na forma de um setor cilíndrico e, no lugar de bases, é limitado por superfícies esféricas. Quais são os tipos de lentes? Qual é o seu uso?

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1. O que é uma lente?

A lente geralmente é feita de vidro, mas nem sempre. É transparente, o material do qual é feito tem um índice de refração de luz diferente do meio em que está localizado. Mais precisamente, o objetivo aqui é que a onda na frente da lente mude sua direção após entrar nela.

Falando em lentes, não estamos lidando apenas com luz, portanto, devemos usar o conceito universal de refração de onda, não luz; também pode haver lentes acústicas projetadas para refratar ondas sonoras.

Normalmente, durante nossa formação, aprendemos sobre lentes de vidro, mas podem ser feitas de corpos sólidos, líquidos ou gasosos.

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2. Tipos de lentes

As lentes são divididas de acordo com sua capacidade de foco. De acordo com este critério, podemos distinguir as lentes:

  • concentrando;
  • distraindo.

Outro critério para classificar as lentes é seu design. Nesta divisão, distinguimos as lentes:

  • simples (por exemplo, copos em copos);
  • complexo (por exemplo, lente de Fresnel usada em faróis).

A divisão mais comum das lentes, entretanto, é de acordo com seu formato. De acordo com este critério, distinguimos as lentes:

  • bicôncavo;
  • biconvexo;
  • plano - convexo;
  • plano - côncavo;
  • convexa côncava.

3. Propriedades da lente

Cada lente possui um ponto denominado ponto focal e um eixo óptico. É limitado por superfícies esféricas que são segmentos esféricos, e os centros das esferas definem uma linha reta que é o eixo óptico da lente.

A distância focal da lente é marcada com a letra F, é o ponto no eixo óptico da lente onde as direções das ondas ou suas extensões se cruzam.

Matemáticas

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Escrevemos a descrição matemática de uma lente fina com a fórmula:

1f = 1x + 1y = (n2n1−1) (1r1 + 1r2)

Considerando que o ângulo entre o eixo da lente e os raios das ondas não é grande, e que:

  • f é a distância focal da lente;
  • n1 é o índice de refração do meio no qual a lente está localizada;
  • n2 é o índice de refração da lente;
  • r1 e r2 são os raios das superfícies esféricas da lente;
  • x é a distância do objeto da lente;
  • y é a distância da imagem da lente.

Para os raios das superfícies esféricas, assumimos um sinal negativo para superfícies côncavas e um sinal positivo para superfícies convexas. Para planar r = ∞ e para 1r = 1∞ = 0.

A distância focal da lente é negativa para lentes de dispersão e positiva para lentes de foco.

Vale lembrar que a descrição matemática mostra uma lente fina que, de forma simplificada, representa a realidade.

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4. Uso de lentes

As lentes são usadas em muitos instrumentos ópticos para moldar um feixe de luz ou criar uma imagem. Eles são colocados em:

  • câmeras de filme;
  • máquinas fotográficas;
  • lunetas;
  • microscópios;
  • binóculos;
  • lupas;
  • vidros medicinais;
  • lentes de contato oculares;
  • espectrofotômetros;
  • impressão lenticular;
  • semáforos ferroviários leves.
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