Lentes divergentes: características, elementos, tipos, aplicações - Ciência - 2023

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Aslentes divergentessão aqueles que são mais finos na parte central e mais grossos nas bordas. Como consequência, eles separam (divergem) os raios de luz que os atingem paralelamente ao eixo principal. Suas extensões acabam convergindo no foco da imagem localizado à esquerda da lente.

Lentes divergentes, ou negativas como também são conhecidas, formam o que se chama de imagens virtuais de objetos. Eles têm várias aplicações. Em particular, na oftalmologia são usados para corrigir miopia e alguns tipos de astigmatismo.

Portanto, se você é míope e usa óculos, tem à mão um exemplo perfeito de lente divergente.

Características de lente divergente

Conforme explicado anteriormente, as lentes divergentes são mais estreitas em sua parte central do que nas bordas. Além disso, neste tipo de lente uma de suas superfícies é sempre côncava. Isso dá a esse tipo de lente uma série de características.

Para começar, o prolongamento dos raios que os atingem resulta em imagens virtuais que não podem ser coletadas em nenhum tipo de tela. Isso porque os raios que passam pela lente não convergem para nenhum ponto, pois divergem em todas as direções. Além disso, dependendo da curvatura da lente, os raios se abrirão em maior ou menor extensão.

Outra característica importante desse tipo de lente é que o foco fica à esquerda da lente, de forma que fique entre ela e o objeto.

Além disso, em lentes divergentes as imagens são menores que o objeto e ficam entre ele e o foco.

Elementos de lente divergentes

Ao estudá-los, é essencial saber quais elementos constituem as lentes em geral e as lentes divergentes em particular.

O ponto através do qual os raios não sofrem qualquer deflexão é chamado de centro óptico de uma lente. O eixo principal, por sua vez, é a linha que une o referido ponto e o foco principal, sendo este último representado pela letra F.

O nome foco principal é o ponto em que todos os raios que atingem a lente são encontrados paralelos ao eixo principal.

Desta forma, a distância entre o centro óptico e o foco é chamada de comprimento focal.

Os centros de curvatura são definidos como os centros das esferas que criam a lente; Assim, os raios de curvatura são os raios das esferas que dão origem à lente. E, finalmente, o plano central da lente é chamado de plano óptico.

Imaging

Para determinar graficamente a formação de uma imagem em uma lente fina, basta saber a direção que dois dos três raios seguirão
cuja trajetória é conhecida.

Um deles é aquele que atinge a lente paralelamente ao eixo óptico da lente. Esta, uma vez refratada na lente, passará pelo foco da imagem. O segundo dos raios cujo trajeto é conhecido é o que passa pelo centro óptico. Isso não mudará sua trajetória.

O terceiro e último é aquele que passa pelo foco do objeto (ou sua extensão atravessa o foco do objeto) que após a refração seguirá uma direção paralela ao eixo óptico da lente.

Desta forma, em geral, um ou outro tipo de imagem será formado nas lentes dependendo da posição do objeto ou corpo em relação à lente.

Porém, no caso particular das lentes divergentes, seja qual for a posição do corpo à frente da lente, a imagem que se formará terá certas características. E é que em lentes divergentes a imagem será sempre virtual, menor que o corpo e certa.

Formulários

O fato de que eles podem separar a luz que passa por eles dá às lentes divergentes algumas qualidades interessantes no campo da óptica. Dessa forma, eles podem corrigir a miopia e alguns tipos específicos de astigmatismo.

Lentes oftálmicas divergentes separam os raios de luz de forma que, quando atingem o olho humano, eles ficam mais distantes. Assim, quando cruzam a córnea e o cristalino, vão mais longe e podem atingir a retina, causando problemas de visão em pessoas com miopia.

Tipos

Como já discutimos, as lentes convergentes têm pelo menos uma superfície côncava. Por causa disso, existem três tipos de lentes divergentes: bicôncava, plano-côncava e convexa-côncava.

As lentes bicôncavas divergentes são compostas por duas superfícies côncavas, as lentes plano-côncavas têm uma superfície côncava e outra plana, enquanto no menisco convexo-côncavo ou divergente uma superfície é ligeiramente convexa e a outra é côncava.

Diferenças com lentes convergentes

Nas lentes convergentes, ao contrário do que acontece nas lentes divergentes, a espessura diminui do centro para as bordas.Assim, neste tipo de lente, os raios de luz que caem paralelos ao eixo principal se concentram ou convergem em um único ponto (no foco). Dessa forma, eles sempre criam imagens reais de objetos.

Em óptica, lentes convergentes ou positivas são usadas principalmente para corrigir hipermetropia, presbiopia e alguns tipos de astigmatismo.

Equação Gaussiana de lentes e ampliação de uma lente

Os tipos de lentes mais comumente estudados são conhecidos como lentes finas. Isso define todas as lentes cuja espessura é muito pequena em comparação com os raios de curvatura das superfícies que as limitam.

O estudo deste tipo de lente pode ser realizado principalmente por meio de duas equações: a equação Gaussiana e a equação que permite determinar o aumento da lente.

Equação de Gauss

A importância da equação gaussiana para lentes finas reside no grande número de problemas ópticos básicos que ela permite resolver. Sua expressão é a seguinte:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Onde 1 / f é a potência da lente ef é a distância ou distância focal do centro óptico ao foco F. A unidade de medida da potência de uma lente é a dioptria (D), sendo o valor de 1 D = 1 m^-1. Por sua vez, peq são, respectivamente, a distância em que um objeto está localizado e a distância em que sua imagem é observada.

Exercício resolvido

Um corpo é colocado a 40 centímetros de uma lente divergente de comprimento focal de -40 centímetros. Calcule a altura da imagem se a altura do objeto for 5 cm. Além disso, determine se a imagem está reta ou invertida.

Temos os seguintes dados: h = 5 cm; p = 40 cm; f = -40 cm.

Esses valores são substituídos na equação gaussiana para lentes finas:

1 / f = 1 / p + 1 / q

E você obtém:

1 / -40 = 1/40 + 1 / q

De onde q = - 20 cm

A seguir, substituímos o resultado obtido anteriormente na equação pela ampliação de uma lente:

M = - q / p = - -20 / 40 = 0,5

Obter que o valor do aumento é:

M = h '/ h = 0,5

Resolvendo a partir desta equação h ', que é o valor da altura da imagem, obtemos:

h '= h / 2 = 2,5 cm.

A altura da imagem é 2,5 cm. Além disso, a imagem é reta porque M> 0 e diminuída porque o valor absoluto de M é menor que 1.

Referências

Light (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 11 de abril de 2019 em es.wikipedia.org.
Lekner, John (1987).Teoria da Reflexão, das Ondas Eletromagnéticas e de Partículas. Springer.
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Lente (óptica). Na Wikipedia. Obtido em 11 de abril de 2019 em en.wikipedia.org.
Hecht, Eugene (2002).Óptica (4ª ed.). Addison Wesley.
Tipler, Paul Allen (1994).Fisica. 3ª edição. Barcelona: Eu inverti.