As lentes esféricas estão presentes no dia a dia de diferentes formas, principalmente na confecção e funcionamento de óculos, o que propicia maior qualidade de visão para milhões de seres humanos ao redor do globo terrestre.
A física é a ciência que se dedica ao estudo dessas lentes, de forma que entende o comportamento dos raios de luz quando cruzam esses anteparos. Este artigo busca sintetizar as principais informações, tipos de lentes, características e como são usados no cotidiano: leia e saiba mais!
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O que são lentes?
Lentes são objetos que possuem a capacidade de refletir e refratar raios luminosos. Quando a luz incide sobre uma lente, é possível que o trajeto dos feixes de luz seja alterado, assim as imagens podem ficar aumentadas ou reduzidas, quando comparadas com a realidade.
Em geral, são formadas por materiais com transparência, como o vidro e o acrílico. É necessário que haja homogeneidade nesse material, o que propicia melhor transmissão dos raios luminosos ao longo de seu trajeto.
As lentes esféricas, especificamente, podem possuir bordas mais grossas que o centro, que são as lentes côncavas ou convergentes. Ou ainda podem ter bordas mais finas que o centro, que são denominadas convexas ou divergentes. Isso altera a forma como os raios de luz transitam e atravessam a superfície.
Assim, cada tipo de lente formará imagens diferentes para o mesmo objeto. Esse aspecto também se altera a depender do índice de refração do material que constitui a lente, do material em que ela está imersa (água ou ar, por exemplo), além de que é possível entender se a imagem formada é virtual ou real, conforme os estudos físicos.
Tipos de lentes esféricas
Côncavas
Lentes esféricas côncavas, ou divergentes, possuem a capacidade de refratar os raios luminosos de maneira que afasta suas trajetórias. O formato observado externamente é caracterizado por bordas grossas com um centro mais afilado, como se o anteparo óptico fosse “escavado”, e essa percepção pode ser um macete para lembrar que lentes côncavas são cavadas. Com isso, serão representadas por uma barra vertical com triângulos invertidos nas pontas.
Mesmo que a parte frontal da lente seja côncava, também é necessário observar a porção de trás para entender qual o verdadeiro trajeto dos raios luminosos. Diante disso, as lentes divergentes podem possuir a face posterior de forma:
- Côncava, assim as duas partes são cavadas e será chamada de bicôncava;
- Plana, e será denominada de plano-côncava; ou
- Convexa, de formar um sistema convexo-côncavo.
Convexas
As lentes esféricas convexas também são chamadas de lentes convergentes. A palavra faz menção à convergência dos raios para o mesmo ponto, como se incidissem de forma “espalhada” e depois são reunidos em direção a um local específico do espaço.
Ao observar esse tipo de anteparo, nota-se que as bordas são mais finas que o centro, o que traz a impressão de um pequeno “montinho”, uma elevação na parte central da lente. Dadas essas características, elas são representadas por um risco vertical com setas que apontam para fora: ↕.
Se ao menos uma face da lente for convexa, é possível que a outra parte seja:
- também convexa, de forma a ser denominada biconvexa;
- côncava, com formato de “meia lua”, o que traz a denominação côncavo-convexa; ou
- plana, e será chamada de plano-convexa.
Em geral, as lentes convexas são úteis para aumentar os objetos. Seu uso mais comum é para portadores de dificuldades oftalmológicas, especialmente a dificuldade de enxergar objetos próximos — que pode ser algo desenvolvido jovem e será chamado de hipermetropia, ou um processo natural do envelhecimento ocular, que é a presbiopia.
Capacidade de foco das lentes esféricas
O comportamento dos raios de luz em uma lente esférica pode ser observado numericamente, para entender qual a capacidade daquele sistema em convergir ou divergir um raio de luz qualquer. Para isso, é utilizada uma fórmula que sintetiza a potência (P) da lente:
P = 1/f
P = potência focal, medida na unidade de Dioptrias (D)
f = distância focal (distância entre a lente e o foco, medida em metros)
Quando as lentes são convergentes, a sua potência focal terá um valor positivo. De modo oposto, lentes divergentes ou côncavas terão um valor de dioptria negativo, com P<0.
Usos das lentes esféricas
Como já foi mencionado, o principal uso das lentes esféricas está na ampliação ou diminuição dos objetos visuais para melhorar a acuidade visual de pacientes com dificuldades oculares.
A ideia se baseia na anatomia e fisiologia do globo ocular: é esperado que os raios luminosos atravessem a córnea, adentrem o sistema óptico e incidam diretamente sobre a retina, que processa informação por meio de células nervosas especializadas e envia os dados para serem interpretados no cérebro.
Em indivíduos hipermétropes, alguma alteração anatômica faz com que os raios luminosos tenham seu ponto focal mais para trás da retina, então a visualização será pouco nítida. Nesse caso, as lentes de D>0 e convergentes são necessárias para “trazer o foco” mais para frente, de forma que os raios luminosos incidam sobre a retina.
No caso dos míopes, a dificuldade consiste em olhar para longe, justificada por uma incidência focal anatômica antes da retina. Assim, é necessário utilizar um grau correto de dioptrias negativas, que permitem uma divergência dos raios, o que “empurra” o foco da lente para trás, de forma a incidir também sobre a retina.
Outros usos comuns para lentes esféricas estão relacionados com a ciência, por exemplo o uso de lentes de aumento para observar objetos e seres vivos em microscópios. São esses sistemas ópticos que permitem a compreensão das estruturas celulares e sua organização, por exemplo.
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Questão sobre lentes esféricas
(PUC-SP) – Deseja-se concentrar a luz do Sol num ponto, para se obter um forno solar, usando um dos elementos abaixo. Indique qual deles deve ser usado:
a) espelho plano
b) lente convergente
c) lente divergente
d) espelho convexo
e) prisma
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