Lentes Esféricas

As lentes esféricas podem ter bordas finas ou bordas grossas. Além disso, estão muito presentes em nosso cotidiano, seja em uma lupa ou até mesmo em um instrumento complexo, como a câmera fotográfica.

As lentes esféricas estão presentes no cotidiano de quase todas as pessoas, desde os óculos para a correção de problemas de vista até na câmera do celular. Nesta matéria, você aprenderá a diferenciar os tipos de lente e entender as características de cada um.

O que são lentes esféricas?

Todo meio transparente e homogêneo limitado por duas superfícies curvas ou uma superfície plana e uma superfície curva é chamado de lente esférica. Este tipo de instrumento é utilizado em aparelhos ópticos de projeção – como o projetor de cinema – e de observação – como a câmera fotográfica, a lente dos óculos, os telescópicos etc.

De todas as aplicações dos princípios da óptica geométrica, as lentes esféricas se destacam mais devido a sua imensa aplicação em nosso cotidiano. Entretanto, é necessário diferenciar os diversos tipos de lentes esféricas.

Tipos de lentes esféricas

As lentes esféricas podem ser formadas por duas superfícies curvas ou por uma superfície plana e outra superfície curva. As superfícies curvas podem ser côncavas (curvatura para “dentro” da lente) ou convexas (curvatura para “fora” da lente). Assim, as lentes esféricas podem ser: biconvexas, plano-convexas, côncavo-convexas, bicôncava, plano-côncavas, convexo-côncavas.

Tipo biconvexa

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As lentes biconvexas possuem as bordas finas (delgadas). Elas são conhecidas por sua utilização em lupas.

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Tipo plano-convexa

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Nas lentes plano-convexas, uma das superfícies é plana e a outra é convexa. A lente plano-convexa possui bordas finas. Esta lente costuma ser utilizada em projetores de slide.

Projetores de slides. Fonte: Wikimedia.

Tipo côncavo-convexa

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Nas lentes côncavo-convexas, uma das superfícies é côncava e a outra é convexa. Essa lente é muito utilizada em lentes de câmeras fotográficas profissionais. A lente côncavo convexa possui bordas finas

Lentes de câmeras fotográficas profissionais. Fonte: No Film School.

Tipo bicôncava

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As lentes bicôncavas são conhecidas como lentes de bordas grossas (espessas). Se imersas no ar, elas são divergentes.

Tipo plano-côncavas

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Nas lentes plano-côncavas, uma das superfícies é plana e a outra é côncava. Essa lente possui as bordas grossas

Tipo convexo-côncava

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Nas lentes convexo-côncavas uma das superfícies é convexa e a outra é côncava. Essa lente possui as bordas grossas.

Porém, o comportamento característico de cada uma das lentes esféricas variará conforme o meio no qual elas estiverem imersas.

Características das lentes esféricas

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As lentes esféricas possuem algumas características especiais, como a capacidade de convergir ou divergir raios, o tipo das bordas (espessas ou delgadas) e a natureza das imagens formadas em cada uma das lentes.

  • Lentes convergentes: quando a luz as atravessa, os feixes se aproximarão.
  • Lentes divergentes: quando a luz as atravessa, os feixes se separarão.
  • Bordas grossas: as lentes de bordas grossas podem ser divergentes se imersas no ar (índice de refração do meio menor que o índice de refração da lente). Porém, serão convergentes se estiverem em um meio cujo índice de refração é maior que o índice de refração da lente.
  • Bordas finas: as lentes de bordas grossas podem ser convergentes se imersas no ar (índice de refração do meio maior que o índice de refração da lente). Porém, serão divergentes se estiverem em um meio cujo índice de refração é menor que o índice de refração da lente.
  • Formação de imagens nas lentes convergentes: a imagem formada será real se o objeto estiver, além do foco antiprincipal objeto (menor e invertida), sobre o antiprincipal objeto (igual e invertida) entre o antiprincipal objeto e o foco objeto (maior e invertida). A imagem será imprópria quando o objeto estiver sobre o foco objeto. A imagem será virtual se o objeto estiver entre o foco principal objeto e o centro óptico (maior e direita).
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  • Formação de imagens nas lentes divergentes: independente da posição do objeto, as imagens na lente divergente sempre será virtual, menor e direita.
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As características das lentes esféricas são fundamentais para entender as suas aplicações e também para a resolução de exercícios.

Potência focal

A potência focal, também é conhecida como o grau da lente ou a vergência. Dessa forma, esta grandeza física é utilizada para saber o quando uma lente pode convergir ou divergir um feixe luminoso. Por definição, a potência focal (P) é o inverso da distância focal (f) da lente (em metros).

A unidade de medida da potência focal é m-1 ou dioptria.

Vídeos sobre lentes esféricas

Agora que aprendemos o que são lentes esféricas e suas principais características, vamos aprofundar nossos conhecimentos sobre este assunto.

Formação de imagens nas lentes esféricas

Veja uma demonstração prática da formação de imagens nas lentes esféricas.

Tipos de lentes esféricas

Aprofunde seus conhecimentos sobre o tipo e o comportamento das lentes esféricas.

Demonstração 3d de lentes esféricas

Veja uma demonstração em três dimensões sobre o comportamento óptico das lentes esféricas.

As lentes esféricas estão muito presentes em nosso cotidiano. Para entendê-las em sua totalidade, você deve estudar a refração da luz.

Referências

YOUNG, H. D. et al. Física II: Termodinâmica e ondas. São Paulo: Addison Wesley, 2016.

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Lentes Esféricas. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/lentes-esfericas. Acesso em: 15 de August de 2020.

Exercícios resolvidos

1. [Unicamp]

A lupa é um instrumento óptico simples formado por uma única lente convergente. Ela é usada desde a antiguidade para observar pequenos objetos e detalhes de superfícies. A imagem formada pela lupa é direta e virtual. Qual figura abaixo representa corretamente o traçado dos raios luminosos principais provenientes de um determinado ponto de um objeto observado por uma lupa? Nessas figuras, (f) e (f’) representam os pontos focais (o) o objeto e (i) a imagem.

Considerando as propriedades de propagação dos raios de luz para uma lente convergente, assim como as características da imagem desejada, a única alternativa que representa corretamente a situação citada é a alternativa A

2. [IF-Sul]

Uma pessoa pega o fundo de uma garrafa de vidro transparente que está quebrada e, através da base da garrafa, observa as coisas a sua volta, percebendo que elas parecem menores. A mudança no tamanho das imagens, devido aso raios de luz que passam pelo fundo dessa garrafa, permite que eles sofram
a)polarização;
b)refração;
c)uma diminuição na sua frequência;
d)o fenômeno de reflexão total ao passar do ar para o vidro.

O fundo da garrafa funciona como uma lente divergente, formando imagens virtuais, menores e direitas. Todavia, o fato dos raios de luz passarem pela garrafa caracteriza a refração. Esse fenômeno representa uma mudança na velocidade e no comprimento de onda, mantendo a frequência constante.
Dessa forma, a alternativa correta é a B.

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