FENÔMENOS LUMINOSOS PARTE 3. Conteúdos Lentes esféricas Refração da luz

FENÔMENOSLUMINOSOS–PARTE3

Conteúdos

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AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS

Neste capítulo centraremos nossa atenção no estudo das lentes. Reflita sobre a possíveis respostas aos questionamentos propostos a seguir:

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As respostas a esses questionamentos estão relacionadas com o fenômeno da refração da luz. Se por um lado a reflexão da luz tem por objetivo a compreensão dos espelhos, por outro lado, a refração pode ser utilizada para a compreensão do funcionamento das lentes.

Como vimos no capítulo Fenômenos luminosos – parte 1 a refração ocorre quando a luz passa de um meio para o outro de diferente índice de refração: do ar para a água, da água para o vidro etc. A luz, ao passar de um meio para o outro, muda sua velocidade, sofrendo um desvio na direção do seu movimento.

Observe na ilustração a seguir, a importância do fenômeno da refração para a visualização da moeda que se encontra dentro de um recipiente com água.

Figura 1 – Óculos para leitura Fonte: Unsplash/Freerangestock.com

Figura 2 – Cartaz com letras para exame oftalmológico Fonte: Whiteway/Freerangestock.com

Justamente pelo fato da luz se propagar em linha reta é que vemos a imagem acima da posição, na qual o objeto se encontra.

Óculos, projetores de filmes, máquinas fotográficas, binóculos, microscópios e lunetas são instrumentos ópticos que utilizam lentes de vidro ou plástico transparentes. Essas lentes, geralmente, modificam a direção de propagação da luz que passa através delas. Essa propriedade está associada à mudança do meio em que a luz vem se propagando, que caracteriza o fenômeno da refração.

Nas lentes dos óculos, por exemplo, a luz vem se propagando pelo ar, atravessa a lente, que em geral é de vidro, e depois volta para o ar, ocorrendo assim duas refrações:

Pode-se definir a lente como um corpo transparente limitado por duas superfícies, das quais pelo menos uma é curva. Sendo ambas as superfícies esféricas ou uma esférica e outra plana, a lente é denominada esférica. Podemos classificar as lentes em dois grupos: convergentes e divergentes.

Ar Água

Figura 3 – Refração da luz Fonte: Fundação Bradesco

Ar Ar

Figura 4 – Propagação da luz em uma lente Fonte: Fundação Bradesco

Lentes convergentes

Figura 5 - Lentes convergentes e divergentes Fonte: Fundação Bradesco

Uma forma de identificá-las é direcionar um feixe de luz sobre elas. Se o feixe de luz converge para um ponto, a lente é convergente. Se ele é espalhado em várias direções, a lente é divergente.

As lentes convergentes são mais espessas na parte central do que nas bordas. São exemplos de lentes convergentes as lupas e as lentes de óculos para hipermetropia, por exemplo.

As lentes divergentes são mais espessas nas bordas do que na parte central. Lentes de óculos para miopia e os olhos-mágicos instalados nas portas são alguns exemplos desse tipo de lente.

Figura 6 - Lente convergente Fonte: Fundação Bradesco

Figura 7 - Lente divergente Fonte: Fundação Bradesco

Como identificar uma lente convergente e uma lente divergente?

Observe as bordas das lentes. Se o prolongamento dos seus lados se distanciarem das bordas, a lente é divergente. Por outro lado, se o prolongamento dos lados se aproximarem das bordas, a lente é convergente.

Figura 8 - Lente divergente e lente convergente Fonte: Fundação Bradesco

ATIVIDADES

1. (Unesp) Um aquário esférico de paredes finas é mantido dentro de outro aquário que contém água. Dois raios de luz atravessam esse sistema da maneira mostrada na figura a seguir, que representa uma secção transversal do conjunto.

Pode-se concluir que, nessa montagem, o aquário esférico desempenha a função de:

a) espelho côncavo. b) espelho convexo. c) prisma.

d) lente divergente. e) lente convergente.

2. É possível, utilizando-se uma lente divergente, queimar um pedaço de papel? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3. (FUVEST – SP) Uma colher de plástico transparente cheia de água pode funcionar como a) lente convergente. b) lente divergente. c) espelho côncavo. d) microscópio composto e) prisma.

P

4. (CESGRANRIO – RJ) Um estudante deseja queimar uma folha de papel concentrando, com apenas uma lente, um feixe de luz solar na superfície da folha. Para tal, ele dispõe de quatro lentes de vidro, cujos perfis são estes:

Para conseguir seu intento, o estudante poderá usar as lentes

a) I ou II somente. b) I ou III somente. c) I ou IV somente d) II ou III somente. e) II ou IV somente.

5. (UFES) Nesta câmara fotográfica, a lente fica instalada na posição A e o filme é colocado na posição B.

Para focalizar no filme a imagem de um objeto distante da câmara, a lente mais indicada é:

(I) (II) (II) (IV)

A

B

LEITURA COMPLEMENTAR Por trás desses óculos...

Está vendo todas as letras aí em cima direitinho? Caso não esteja, não precisa se assustar: um acessório que há muito tempo faz parte do nosso cotidiano pode ajudá-lo nesta tarefa.

A história dos óculos remonta à era pré-cristã. Os primeiros registros de seu uso estão em textos do filósofo chinês Confúcio datados de 500 a. C. Então, os óculos não tinham graus e eram usados como enfeite ou como forma de distinção social.

Embora as propriedades ampliadoras de um pedaço de vidro curvo fossem conhecidas desde pelo menos 2.000 a. C., a fabricação de lentes só se torna possível na Idade Média, com o aperfeiçoamento feito pelo matemático árabe Al-Hazen das leis fundamentais da óptica – parte da física que estuda os fenômenos relativos à luz e à visão.

Nessa época, dentro dos mosteiros, berilo, quartzo e outras pedras preciosas são lapidadas e polidas a fim de produzir a chamada pedra-de-leitura, um tipo de lupa muito simples. Em 1267, o monge franciscano Roger Bacon leva uma dessas pedras-de-leitura ao papa Clemente IV e consegue demonstrar sua utilidade para aqueles que têm alguma dificuldade de visão.

O primeiro par de lentes com graus unido por aros de ferro e rebites surge na Alemanha em 1270. Esses óculos primitivos não têm hastes e são ajustados apenas sobre o nariz. Pouco depois, modelos semelhantes ao alemão aparecem em várias cidades italianas. Florença, Pádua e Veneza são importantes entrepostos comerciais durante a Renascença, o que leva a Itália a se destacar rapidamente na fabricação de óculos. São considerados pioneiros o frade dominicano Alessandro della Spina e o médico Savino Degli Armati.

Fabricados por artesãos habilidosos, os óculos eram artigos raros e caros, que simbolizavam erudição, cultura, nobreza e status. Era costume, inclusive, constarem dos inventários das famílias e serem deixados como herança. Aos poucos, com a fabricação em maior escala em indústrias nascidas na Alemanha e na Itália, especialmente, o acessório se popularizou.

Inicialmente, os óculos eram usados apenas para leitura, melhorando a capacidade visual das pessoas com presbiopia e hipermetropia. Em 1441, surgem as primeiras lentes apropriadas às necessidades dos míopes. A solução para pessoas com astigmatismo só aparece um pouco mais tarde, em 1827.

Até o século XVI, os modelos disponíveis não tinham hastes fixas sobre as orelhas. Os óculos pince-nez eram ajustados somente sobre o nariz e os lorgnons traziam uma haste lateral onde o usuário o segurava para colocá-lo à frente dos olhos.

As hastes como as conhecemos hoje só aparecem no século XVII. Mesmo assim,

pince-nez e lorgnons continuam a ser usados até o início do século XX, quando passam a ser

preferidos pelos modelos numont, ou seja, com hastes leves, finas, perpendiculares às lentes e apoiadas sobre as orelhas.

O uso de plásticos e seus derivados na fabricação de armações a partir da década de 1940 abriram novas possibilidades de design aos óculos. Os precursores dos modelos que fazem sucesso hoje apareceram por volta de 1970: com aros grandes e coloridos transformaram-se nos modelos encontrados atualmente em rostos e lojas especializadas espalhados por aí.

Disponível em: <http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=779&sid=7>. Acesso em: 29 jun. 2016.

INDICAÇÕES

Acesse o link http://www.gradadm.ifsc.usp.br/dados/20092/FFI0108-1/lentes%20e%20espelhos.pdf e conheça algumas relações matemáticas envolvidas no estudo dos espelhos e lentes.

E para aprofundar seus estudos sobre as lentes esféricas acesse o link http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Lentesesfericas/lentesesfericas.php

REFERÊNCIAS

ALVARENGA, B. Curso de Física. São Paulo: Scipione, 2010. v. 2. GASPAR, A. Física. São Paulo: Ática, 2000. v. 2.

HEWITT, P. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2012.

__________. Fundamentos da Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2009. PIETROCOLA, M. Física em contextos: pessoal, social e histórico. São Paulo: FTD, 2011. v. 2.

UNSPLASH/FREERANGESTOCK.COM. Óculos para leitura. Disponível em: <https://freerangestock.com/photos/71156/photo-details.html>. Acesso em: 28 jun. 2016. 15h02min.

WHITEWAY/FREERANGESTOCK.COM. Cartaz com letras para exame oftamológico. Disponível em: < https://freerangestock.com/photos/16854/glasses-and-chart.html>. Acesso em: 28 jun. 2016. 15h06min.

GABARITO

1. Alternativa D

2. Não. Os raios solares, ao atravessarem uma lente divergente, não se concentram num ponto. Pelo contrário, eles se abrem distribuindo a energia luminosa do Sol. 3. Alternativa A

4. Alternativa B 5. Alternativa A