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    Lente (física): definição, tipos e como eles funcionam

    Você encontra lentes todos os dias. Seja na lente da câmera do telefone celular, nas lentes dos óculos ou nas lentes de contato que você usa para ver claramente, lupas, microscópios, telescópios ou qualquer outra coisa completamente diferente, a física das lentes explica como um simples pedaço de vidro pode ser usado para amplie, minimize ou coloque as imagens em foco para qualquer finalidade.

    Essencialmente, as lentes funcionam dobrando os raios de luz que passam por eles através da refração, mas esse ponto básico pode ser implementado de maneiras diferentes que variam de acordo com o tipo de lente. . Felizmente, é fácil entender o básico dessas lentes quando você aprende um pouco mais sobre como elas funcionam.
    O que é uma lente?

    Uma lente é um pedaço de material transparente que é modelado de forma a fazer com que os raios de luz se curvem de uma maneira específica à medida que passam por ele, isso significa fazer os raios convergirem para um ponto específico ou divergir como se fossem de um ponto específico. O material usado pode ser um pedaço de vidro ou plástico, e o formato da lente determina se os raios de luz convergem ou divergem. A palavra “lente” vem da palavra latina para “lentilha”, devido à semelhança na forma entre uma lente convergente e a leguminosa.

    A curvatura real dos raios de luz produzidos por uma lente ocorre porque o material da lente possui um índice de refração diferente do ar circundante. Esse comportamento é descrito pela lei de Snell para refração, que relaciona o ângulo diferente entre o incidente e o raio de luz refratado aos índices de refração dos dois materiais.

    Em resumo, a lei diz que se você estiver indo de uma substância com índice de refração mais baixo para uma substância mais alta (por exemplo, do ar para o vidro), o raio de luz é desviado para o "normal" para a superfície (ou seja, para a direção perpendicular à superfície naquele ponto) e que o o oposto é verdadeiro para os raios de luz que passam de um material com índice de refração mais alto para um mais baixo.
    Definições

    Existem alguns termos exclusivos usados na óptica, e a compreensão deles é crucial se você estiver estudando o física das lentes.

  • O ponto focal
    é o ponto em que os raios paralelos convergem quando passam pela lente.
  • A distância focal
    de uma lente é a distância do centro ao ponto focal, definindo essencialmente o "poder de flexão" de uma lente.
  • O eixo óptico
    é a linha de simetria da lente.
  • Um raio de luz
    é uma aproximação do caminho da luz, onde é reto linhas são usadas para representar o movimento das ondas de luz (ou fótons). Todos os pontos de um objeto produzem raios de luz em todas as direções possíveis, mas geralmente são escolhidos alguns raios específicos para determinar a localização da imagem resultante.
  • Uma lente óptica é uma peça única de material projetado para fazer com que os raios de luz converjam (lente convexa) ou divergam (lente côncava).
  • Uma lente biconvexa
    é uma lente óptica simples com dois lados convexos (produzindo a forma de lentilha) que deram o nome às lentes), às vezes chamado de lente convexa-convexa e com uma distância focal positiva por definição. Eles são usados em lupas, telescópios, microscópios e até no olho humano.

  • A profundidade de campo
    descreve o intervalo de distâncias em que os objetos estão em foco quando vistos através de uma lente e é uma terminologia comum na fotografia em particular. Como os sensores de luz nas câmeras são de tamanho fixo, se a imagem estiver ligeiramente fora de foco, mas a quantidade de erro for suficientemente pequena, ela não será realmente registrada como fora de foco. Esse alcance do foco é a profundidade de campo.
  • A lente principal é uma lente usada em fotografia com uma distância focal fixa, em oposição às lentes de zoom nas quais a distância focal pode ser alterada. Em outros contextos, no entanto, lente primária pode ser usada para significar a lente primária em um sistema composto por várias lentes.

    Diagramas de raios

    Os diagramas de raios são uma ferramenta extremamente útil em óptica e são usados para encontrar o local onde uma imagem será formada com base na localização do objeto e da lente. Ao desenhar alguma luz importante emergindo de um objeto e marcando seu caminho à medida que passam pela lente, o ponto em que se encontram é onde a imagem será formada.

    Esse processo pode ser feito usando a lei de refração de Snell, mas alguns truques também podem simplificar o processo. Por exemplo, um raio que passa pelo centro da lente quase não é desviado, e um que atinge a lente perpendicular ao eixo óptico é refratado para passar pelo ponto focal da lente.

    A imagem produzido pela lente pode ser real ou virtual. Para uma imagem real, os raios de luz convergem para formar uma imagem em um local específico, e você pode vê-la se colocar uma tela nesse local. No olho humano e na região atrás de uma lente de câmera, células ou materiais fotossensíveis são usados para captar essa imagem.

    Uma imagem virtual é diferente: quando os raios divergem de uma lente, sua orientação a torna parece que eles vieram da localização da imagem virtual. Em outras palavras, se você seguir os raios refratados para trás, mas apenas seguir linhas retas, todos convergirão para o local da imagem virtual. No entanto, os raios de luz não convergem fisicamente neste local e, se você colocasse uma tela ali, não veria uma imagem.
    Tipos de lentes e como elas funcionam

    Uma lente de câmera é uma dos tipos mais familiares de lentes que você encontra diariamente, e eles vêm em muitos tipos diferentes, embora todos compartilhem os mesmos princípios básicos de operação descritos anteriormente.

    Uma lente principal é uma lente básica com uma distância focal fixa e uma lente de zoom possui uma distância focal variável, para que você não precise alterar fisicamente sua localização para obter algo em foco. Uma lente grande angular é um tipo de lente com uma distância focal muito pequena que aumenta drasticamente o campo de visão, e uma lente olho de peixe é essencialmente uma versão extrema de uma lente grande angular.

    Outros exemplos são as lentes telefoto , que têm distâncias focais muito longas e destinam-se a capturar assuntos distantes, e as lentes macro que visam focar em distâncias muito curtas e produzem versões em tamanho real ou ampliadas de objetos.

    Outros comuns tipos de lentes são lentes para óculos ou lentes de contato, e ambos trabalham para corrigir os problemas com sua visão. Se você é "míope", isso significa que suas lentes oculares criam imagens na frente da retina sensível à luz do olho e, portanto, você precisa de lentes divergentes (côncavas) para mover a imagem mais para trás.

    Se você é "previdente", as lentes em seus olhos produziriam uma imagem mais para trás do que suas retinas, então você precisa de lentes convergentes para corrigir esse problema.

    As lentes de contato e os óculos corrigem isso da mesma maneira - adicionando uma lente corretiva adicional para fazer com que a distância focal efetiva do olho corresponda à distância da retina - mas existem diferenças porque as lentes de contato ficam diretamente sobre os olhos. Em uma lente de contato, a lente não precisa cobrir tanto espaço (ela só precisa ser grande o suficiente para a pupila na dilatação máxima) e pode conseguir isso com menos material. Para lentes de óculos, a lente precisa cobrir uma área muito maior e é mais espessa como resultado.

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