Lentes convexas

RKA13C Já falamos muito sobre espelhos e, especificamente, sobre espelhos parabólicos que refletem a luz. Agora, quero falar sobre lentes e pensar sobre como elas transmitem ou refratam a luz. Todos já vimos uma lente: é feita de vidro ou algo parecido. Neste vídeo, falaremos sobre as lentes convergentes, as que têm superfície convexa. Só para lembrar que a superfície côncava é aquela mais curvada para dentro, e convexa é curvada para fora. Nas lentes convergentes, as convexas, haverá simetria. Como podemos notar na figura, a lente convergente tem uma curvatura que se parece com uma parte de uma esfera. E, como a lente convexa é simétrica, ela tem um centro e dois lados exatamente iguais. Vamos pensar sobre o que vai acontecer enquanto a luz atravessa esta lente, sendo transmitida ou refratada por ela. Suponhamos que essa lente seja de vidro, que apresenta maior índice de refração, no qual a luz percorre mais lentamente. Vamos imaginar um raio de luz que viaja em paralelo ao eixo principal da lente e atinge o ponto mostrado na figura. Lembre-se que a perpendicular desse ponto será a reta tracejada da figura, visto que o ponto é curvo. E lembre-se que a luz está se movimentando mais rapidamente do lado de fora. Por isso, a parte de cima da luz ficará longe das lentes por mais tempo que a parte de baixo ou, no caso do carro, que as rodas traseiras. Se formos em direção à luz, as rodas do lado esquerdo ficarão longe por mais tempo e percorrerão mais rapidamente por mais tempo. Assim, ela será refratada um pouco para baixo. Temos, neste ponto, outra perpendicular. O lado esquerdo deste raio de luz aparecerá primeiro. Como o lado esquerdo do raio de luz, ou lado esquerdo dos pneus, aparecerá primeiro, ele percorrerá mais rapidamente, sendo desviado ainda mais para baixo, como mostra a figura. Há um ponto em algum lugar que, sempre que eu tiver um raio de luz paralelo ao eixo principal da lente, será refratado através da lente até o mesmo ponto. Acho que você já sabe como esse ponto será chamado. Esse ponto, onde todos os raios paralelos, também chamados de "raios colimados", que são raios de luz quase paralelos, todos eles convergem no mesmo ponto do outro lado da lente. Então esse tal ponto pode ser visto como o foco da lente. Ou você pode enxergar esta distância da lente até esse ponto como a distância focal. Essa lente é totalmente simétrica, tudo que fizer de um lado será focado no lado direito. Se os raios colimados ou raios paralelos viessem do lado direito, aconteceria a mesma coisa, mas do outro lado. Então temos dois pontos focais, dois focos na nossa paralela. Se os raios paralelos viessem de um lado, seriam focados no ponto do outro lado. E, se viessem do lado esquerdo, seriam focados na distância focal ou no ponto de foco do lado direito. E isso acontece no sentido inverso. Enquanto estivermos trabalhando com lentes, vamos usar uma hipótese simplificadora chamada "hipótese da lente delgada". Há uma diferença na distância que a luz percorre que depende do ponto em que ela percorre. Por exemplo, na figura, podemos notar uma distância menor que em outro ponto. Na Física introdutória, vamos ignorar essa diferença de distância, pois geraria diferenças na forma de como a luz é refratada e transmitida, tudo porque ela tem que percorrer uma distância menor em um ponto que em um outro ponto. Por isso, vamos ignorar essas diferenças, usaremos a hipótese da lente delgada. Assim, vamos pensar sobre o que está acontecendo com a luz. Nos próximos exemplos, não vamos abordar esse processo de duas etapas. Genericamente, consideraremos apenas que a luz é refratada nessa direção, quando ela existir. Temos no exemplo uma lente simétrica. Há dois pontos focais, um de cada lado, com a mesma distância. Portanto, temos que essa lente é simétrica. Vamos pensar o que essa lente fará com imagens de objetos diferentes. Como mostrado na figura, o objeto em verde está além do foco. Primeiro, escolhemos um ponto nesse objeto. A luz está sendo refletida de forma difusa de cada ponto. Gosto de escolher pontos que caminham para algo previsível, vamos escolher a ponta em um raio de luz que faça algo previsível. Bom, vamos tomar como exemplo, então, um raio que esteja paralelo ao eixo e seja refratado novamente do outro lado do foco da lente. Em seguida, escolho outro raio de luz que parte da ponta da seta e passa pelo ponto focal do lado destacado na figura. Esse raio de luz será refratado duas vezes, saindo em paralelo ao eixo pelo outro lado da lente. Espero que isso faça sentido a você, porque estamos lidando com um tipo de simetria. Algo que vem em paralelo do lado direito até o ponto focal, passa pelo ponto focal e sai em paralelo do outro lado. Então, qualquer luz que esteja saindo radialmente para esse lado e atravesse a lente será convergida neste ponto do outro lado da lente. E, mesmo que a luz atravesse a lente de forma direta, sem ser refratada, ela seria representada nesse ponto. E a imagem do outro lado seria algo mais ou menos como vemos na figura abaixo. Nesse exemplo, parece que invertemos a imagem real. E, volto a dizer, trata-se de uma imagem real, porque a luz está convergindo nesse ponto. Por isso, seria possível colocar uma tela e projetar a imagem nela. No próximo vídeo, vamos colocar essa ideia em prática, desenhando os raios de luz para descobrir que tipos de imagem teremos dependendo de onde o objeto estiver, seja no ponto focal, além dele, duas vezes além ou dentro do ponto focal. E o melhor: poderemos praticar bastante e pensar sobre como os raios são refratados!