As lentes, tanto biológicas quanto sintéticas, são maravilhas da física ótica que fazem uso da capacidade de certos meios de refratar ou dobrar os raios de luz. Eles vêm em duas formas básicas: convexas, ou curvas para fora, e côncavas, ou curvas para dentro. Um de seus principais objetivos é ampliar as imagens ou fazê-las parecer maiores do que realmente são.
As lentes podem ser encontradas em telescópios, microscópios, binóculos e outros instrumentos ópticos, junto com seu próprio olho. Cientistas e estudantes têm uma série de equações algébricas simples à disposição para relacionar as dimensões físicas e a forma de uma lente aos seus efeitos nos raios de luz que passam por ela.
Lentes e física de ampliação
A maioria das lentes "artificiais" são feitas de vidro. A razão pela qual as lentes refratam a luz é que quando os raios de luz se movem de ummédio(por exemplo, ar, água ou outro material físico) em outro, sua velocidade muda muito ligeiramente e os raios mudam de curso como resultado.
Quando os raios de luz entram em uma lente convexa dupla (ou seja, uma que se parece com uma oval achatada de lado) em uma direção perpendicular a superfície da lente, os raios mais próximos de cada borda são refratados nitidamente em direção ao centro, primeiro ao entrar na lente e novamente quando deixando. Aqueles mais próximos do meio são menos dobrados e os que passam perpendicularmente pelo centro não são refratados de forma alguma. O resultado é que todos esses raios convergem em umponto focal (F) uma distânciafdo centro da lente.
A Equação de Lente Fina e a Razão de Ampliação
Imagens produzidas por lentes e espelhos podem serreal(ou seja, projetável em uma tela) ouvirtual(ou seja, não projetável). Por convenção, os valores das distâncias das imagens reais (eu) da lente são positivas, enquanto as das imagens virtuais são negativas. A distância do próprio objeto da lente (o) é sempre positivo.
Lentes convexas (convergentes) produzem imagens reais e estão associadas a um valor positivo def, enquanto as lentes côncavas (divergentes) produzem imagens virtuais e estão associadas a um valor negativo def.
O comprimento focalf, distância do objetooe distância da imagemeusão relacionados peloequação de lente fina:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Enquanto a fórmula de ampliação outaxa de ampliação (m) relaciona a altura da imagem produzida pela lente com a altura do objeto:
m = \ frac {-i} {o}
Lembrar,eué negativo para imagens virtuais.
O olho humano
As lentes de seus olhos funcionam como lentes convergentes.
Como você pode prever com base no que já leu, as lentes dos seus olhos são convexas em ambos os lados. Sem suas lentes sendo convexas e flexíveis, a luz que passa em seus olhos seria interpretada de forma muito mais agitada por seu cérebro do que ela na verdade é, e os humanos teriam uma dificuldade terrível para navegar pelo mundo (e provavelmente não teriam sobrevivido para navegar na internet para a ciência em formação).
A luz entra primeiro no olho através da córnea, a camada externa protuberante da parte frontal do globo ocular. Em seguida, ele passa pela pupila, cujo diâmetro pode ser regulado por músculos minúsculos. A lente está atrás da pupila. A parte do olho sobre a qual a imagem é formada, que fica no interior da parte inferior posterior do globo ocular, é chamada deretina. A informação visual é passada da retina para o cérebro através dos nervos ópticos.
Calculadora de ampliação
Você pode encontrar sites para ajudá-lo com alguns desses problemas, uma vez que se sinta confortável com a física básica, trabalhando alguns por conta própria. A ideia principal é entender como os diferentes componentes da equação da lente se relacionam entre si e por que as mudanças nas variáveis produzem os efeitos do mundo real que produzem.
Um exemplo de tal ferramenta online é fornecido nos Recursos.