Lentes Esféricas Delgadas
O estudo das lentes esféricas, talvez seja dentre todas as aplicações da óptica geométrica, a que mais se destaca pelo seu uso no cotidiano como, por exemplo, em lentes de óculos ou lupas, em equipamentos de pesquisa astronômica, em câmeras digitais e em microscópios.
Uma lente esférica é obtida através de um corte de um corpo esférico de um material transparente: vidro, acrílico, etc.
Imagine uma esfera maciça feita de um material transparente e que sofra um corte plano:
Esse parte cortada passará a se comportar como uma lente.
Definimos como lente esférica um corpo transparente que tenha superfícies esféricas, ou uma superfície esférica e uma superfície plana, as quais chamamos faces da lente.
As lentes são compostas por um material transparente que tem um determinado índice de refração (nₗ). O comportamento óptico dessa lente dependerá do índice de refração do meio (nₘ), também transparente, em que estiver imersa.
O "comportamento óptico" se refere ao que ocorrerá com um feixe de luz ao atravessar a lente, se o feixe irá convergir, ou divergir.
Em razão da sua grande importância na prática diária, é muito importante o entendimento de como se formam as imagens através das lentes.
Classificação
As lentes esféricas podem ser classificadas em:
1)Lentes de bordas finas ou delgadas: quando as bordas são mais finas que a região central.
2) Lentes de bordas grossas ou espessas: quando a região central é mais fina em relação às bordas, ou seja, nesse caso ocorre o contrário das lentes de bordas finas, veja:
Os nomes das lentes são, usualmente, associados às faces. O nome da face que tiver o maior raio de curvatura vem em primeiro lugar seguido do nome da de menor curvatura (lembrar que a face plana tem raio infinito). Temos assim, de acordo com essa convenção os nomes das diversas lentes esféricas nas figuras acima.
Comportamento das lentes
As lentes esféricas podem apresentar dois comportamentos distintos com relação aos raios que incidem sobre as mesmas. Elas podem ter comportamentos divergentes ou convergentes.
1- Lentes esféricas convergentes
Quando os raios de luz incidem paralelamente entre si em uma lente convergente, eles refratam tomando direções que convergem para um único ponto. Na figura a seguir, temos este comportamento sendo observado bem como a representação geométrica de uma lente convergente.
2- Lentes esféricas divergentes
Em uma lente esférica com comportamento divergente, a luz que incide paralelamente entre si é refratada, tomando direções que divergem a partir de um único ponto.
Observe na figura abaixo a representação de uma lente divergente e o comportamento dos raios ao
atravessá-la.
Tanto lentes de bordas finas como de bordas grossas podem ser convergentes ou divergentes, dependendo do seu índice de refração em relação ao do meio externo.
Antes de estudarmos o comportamento óptico das lentes, devemos relembrar que:
1-Quando a luz incide perpendicularmente em uma superfície (ângulo de incidência nulo), ela sofre refração sem sofrer desvio.
3-Quando a luz passa de um meio menos refringente para outro mais refringente, com ângulo de incidência diferente de zero, ela sofre desvio se aproximando da Normal (N).
4-A direção normal (N) a um trecho de um pequeno arco circular corresponde à direção do raio da circunferência.
Comportamento das lentes e índice de refração
1° caso: nₗₑₙₜₑ > nₘₑᵢₒ
2° caso: nₗₑₙₜₑ < nₘₑᵢₒ
Resumindo
Obs.: Quase sempre usamos as lentes onde o meio é o ar, e o índice de refração do ar é sempre menor que das lentes; dessa forma, tratamos normalmente as lentes de bordas finas como convergentes, e de bordas grossas como divergentes.
19