Conteúdo principal
Biblioteca de Física
Curso: Biblioteca de Física > Unidade 15
Lição 3: Lentes- Lentes convexas
- Exemplos de lentes convexas
- Lentes côncavas
- Relação entre a imagem do objeto e a distância focal (demonstração da fórmula)
- Relação entre altura e distância da imagem do objeto
- Equação de lente fina e resolução de problemas
- Sistemas de várias lentes
- Dioptrias, aberrações e o olho humano
© 2023 Khan AcademyTermos de usoPolítica de privacidadeAviso de cookies
Dioptrias, aberrações e o olho humano
Vamos dar uma olhada em algumas características de lentes reais. Versão original criada por David SantoPietro.
Quer participar da conversa?
Nenhuma postagem por enquanto.
Transcrição de vídeo
RKA12 Aqui tem uma coisa curiosa! Se eu dissesse para vocês pegarem, qual
destas lentes vocês acham que é mais poderosa? A lente com uma distância focal um pouco menor
ou a lente com uma distância focal um pouco maior? Qual das duas vocês pegariam
para ser a lente mais poderosa? Bom, isto parece ser um
pouco assim sem sentido, mas a lente que é mais poderosa,
se a gente puder chamar assim, é a lente com uma distância focal menor. Por quê? Vamos começar a mostrar os raios
paralelos. Então, raios paralelos na tela! Ok. Aqui estão os raios
paralelos chegando na lente. Então, se o nosso foco
está aqui, neste caso, estes raios vão ser desviados
e vão fazer isto daqui. Estes raios vão ser desviados e fazer
este caminho aqui, formando uma imagem. Não ficou muito em cima este outro,
mas acho que deu para entender. Ok. E agora, neste caso, com uma distância
focal maior, mais distante do centro da lente, os meus raios quase não vão sofrer alterações.
Na verdade, eles vão sofrer alterações, só que eles mudam a sua direção de uma maneira
muito menor do que eles tinham mudado aqui em cima. Então, imagine que, agora, este meu foco vá para o
infinito para a direita (para o infinito na direita). Então, estes meus raios cada vez mais,
e cada vez mais, iriam ficar paralelos, até chegar a um ponto em que eles
não sofreriam nenhuma alteração. Isto é uma maneira legal de pensar por que, então,
esta primeira lente é mais forte do que a segunda lente. Mas, na verdade, os oftalmologistas (médicos que
estudam os olhos e as lentes ópticas) e até físicos etc. gostam de utilizar uma unidade
que é chamada de "poder de lente". Mas, antes, deixe-me só conceituar isto daqui. Deixe-me botar aqui: o menor foco (a
menor distância focal), então, o menor "f" é a lente mais poderosa. Então, é a lente mais poderosa. Ok. Então, agora, os médicos oftalmologistas
principalmente gostam de utilizar uma... uma espécie de convenção para
"poder de lente", que é a seguinte: o poder de uma lente...
então, o poder de uma lente... (eu estou usando um
nome bem genérico, tá? Esse nome, "poder de lente", não
é utilizado. Mas, então, vamos lá)... o poder de uma lente é igual ao inverso da distância
focal, ou seja, 1 sobre o foco. E, se você estiver utilizando o SI
(o Sistema Internacional de Unidades), isto daqui vai ficar
igual a 1 sobre metro, que recebe um nome muito
específico chamado de "dioptria", ou "D" (dioptria,
aqui vem um "D"). Então, se vocês já foram a um médico,
por um acaso a um oftalmologista, que pediu uma receita para novos óculos,
porque vocês estão precisando de óculos, neste caso, vocês vão ver que, na receita,
a lente possui um número de dioptria, que é justamente a força daquela lente. Então, vamos supor que eu pegasse aqui... vamos supor que eu pegasse aqui
neste caso; e o meu "f" fosse 0,1 metro. Ou melhor, 10 centímetros. Neste caso, a gente teria que converter para
metros. Isto daqui seria igual a 0,1 metro. E 1 dividido por 0,1 vai me
dar uma distância focal... vai me dar uma dioptria, desculpem,
de 10 dioptrias. Então, 10 dioptrias. E, neste caso, vamos supor que a nossa
distância focal fosse 50 centímetros. Então, neste caso,
nós teríamos 0,5 metro. E 1 sobre 0,5 vai dar 2. Então, duas dioptrias. E é por isso que
esta lente aqui de cima é mais forte (mais poderosa)
do que esta lente aqui de baixo. E, agora, quando eu disse que todos
os raios paralelos vão ser refratados e desviados para a distância
focal, para o ponto do foco, eu estava de certa forma mentindo.
Isto não é muito verdade, porque existe uma coisa
chamada "aberração esférica". Então, em um caso ideal, os meus raios paralelos vão passar
por um único ponto, que é o foco. Então, este vai fazer assim. Este aqui
vai fazer assim. E este vai fazer aqui. Então, aqui seria o meu foco. Mas, no caso de uma lente
com aberração esférica, os raios vão ser desviados. Só que estes que estavam vindo, incidindo mais aqui em
cima... os raios paralelos mais aqui de cima da lente, vão sofrer uma maior mudança na direção do que os raios que estavam
chegando mais próximos ao centro. Então, como consequência,
eu tenho dois focos diferentes. E, como resultado, eu tenho um certo "blur" aqui
(fica um pouco embaçada a imagem) porque, nesta distância toda, eu estarei formando uma imagem, e não em
um só ponto (que seria a situação perfeita). Então, neste caso aqui, eu tenho a
aberração esférica. E isto é um problema. Dependendo da situação em que você
estiver precisando de uma lente precisa, isto pode ser um problema. Mas existe também outra aberração, que é chamada de aberração cromática. E, como o nome sugere, é uma
aberração relacionada à cor da luz. Quem tem telescópios ou gosta de ver estrelas...
se você tiver um telescópio refrator (se eu não me engano, é o refrator), eles sofrem muito com aberração cromática. Então,
você consegue ver a aberração cromática acontecendo. Então, o que acontece na aberração cromática
é que, por exemplo, o raio de luz vermelho... (por que está ficando embaixo do amarelo aqui?
Espere aí. Deixe-me fazer do lado então)... o raio de luz vermelho vai sofrer uma mudança
na direção do seu sentido, só que ele vai um pouco mais longe,
digamos. Ele vai um pouco mais longe. Ele vai... até aqui vai ser o ponto focal (o ponto do
foco) destes raios vermelhos que incidiram paralelos. Só que a luz azul, no caso....
a luz azul vai incidir e vai ser desviada para um ponto
mais próximo do centro da lente que, no caso, vai ser um outro foco.
Por exemplo, um f' ("f" linha), que, neste caso, eu fiz
coincidir com este "f" roxo. E, neste caso, nós vamos ter uma aberração cromática
porque vão ter vários focos diferentes surgindo para cada frequência
de onda de luz. Agora, uma estrutura óptica bem bacana é o olho
humano, que, sem dúvida, é uma poderosa máquina. Nós temos logo na frente do olho
uma primeira lente chamada córnea, que é a primeira lente que vai fazer a refração dos
raios de luz, que vai fazê-los mudarem de direção e se focalizarem atrás, na retina. E, logo depois da córnea, tem uma outra lente que
é o cristalino, que é uma lente que pode se moldar. Então, por meio destes músculos ciliares, dependendo do que a gente
estiver olhando e observando, estes músculos vão poder
se contrair, se distender, e isto vai poder moldar o nosso
foco, facilitando o nosso foco. Então, os raios de luz
vão entrar nestas lentes e vão ser focalizados em um ponto atrás
do nosso olho, em uma parede do nosso olho, que fica onde é chamada a retina, que contém várias células que
interpretam a informação luminosa e transformam-na em uma informação que o
nosso cérebro possa interpretar como uma imagem. Então, vamos supor que a gente
esteja olhando para uma árvore. Deixe-me desenhar uma árvore aqui.
Vou desenhar uma árvore aqui. Uma coisa interessante, que
é até um pouco contraditória, é que, por serem, o cristalino e a
córnea, serem ambos lentes convexas, a imagem é real. Ou seja, a gente está olhando para
a árvore que fica, vamos supor... vamos botar uma árvore aqui.
A árvore de cabeça para cima, normal, como a gente
espera ver uma árvore. Só que, no nosso olho, estes
raios entram e a imagem formada é formada real de cabeça para baixo. Então, o nervo óptico leva esta
informação para o nosso cérebro e ele vira esta imagem para ela ficar
igual ao que a gente enxerga, por exemplo. E por isso é que a gente vê as coisas de
cabeça para cima, e não de cabeça para baixo, embora as imagens sejam
formadas de cabeça para baixo. Mas, agora, vamos falar sobre um problema
óptico que é muito interessante de saber. Que vocês devem conhecer
dois deles. Você devem, [com] quase certeza, conhecer
alguém que sofra com eles, que é a hipermetropia e a miopia. Mas eu vou começar
falando sobre a hipermetropia. Na hipermetropia, se eu tiver,
por exemplo, um objeto distante... vamos supor que esta
árvore esteja distante... os raios de luz vão
chegar paralelos à lente... vou fazer dois aqui... e a imagem formada, ou
seja, o foco destes raios, vai ser atrás da retina. Vamos supor que seja aqui. Então, na hipermetropia, pelo foco ficar atrás da retina, as pessoas têm dificuldade de enxergar
de perto, mas conseguem enxergar de longe. Então, isto é a hipermetropia. E, para corrigir a hipermetropia, a gente precisa botar, fazer... de alguma maneira,
fazer com que estes raios se focalizem na retina. Então, o que a gente tem que fazer
é diminuir esta distância focal. E, para isso, como os raios estão muito separados,
(eles são pouco refratados, por exemplo, existe um ângulo pequeno aqui), a gente precisa enganar o nosso olho
(de certa forma, enganar o nosso olho) com uma lente convergente, para fazer os novos
raios entrarem paralelos e serem focalizados em um ponto anterior
àquele em que eles eram focalizados, que, no caso, seria este ponto
ótimo aqui, que seria a retina. Então, na hipermetropia, a gente
utiliza uma lente convergente. E, agora, na miopia, que é o segundo problema...
na miopia... (deixe-me apagar tudo o que eu fiz aqui... os raios paralelos eu posso deixar)... na miopia, os raios entram paralelos, mas, por alguma má formação
(pode ser nestas lentes ou no olho), estes raios acabam tendo
um foco antes da retina. Aqui, eu fiz bem exagerado, mas aqui seria o foco, por exemplo:
muito antes da retina. E, na miopia...
isto daqui é a miopia... na miopia, as pessoas têm dificuldade para enxergar
de longe e facilidade para enxergar de perto. Então, é muito comum você ver alguém
que usa óculos para corrigir miopia lendo um livro sem óculos, por exemplo,
simplesmente, por não necessitar daqueles óculos. Ou, se tiver um caso muito avançado, um
grau muito alto, uma dioptria muito alta, então a pessoa teria que usar óculos também. Mas, então, para corrigir
este erro, para corrigir a miopia, a gente precisa fazer com que este
ponto aqui em que acontece o foco seja levado mais para
trás até chegar à retina. E, para isso, a gente vai utilizar uma lente divergente (uma lente divergente). Porque, na lente divergente, este ângulo em que os
raios tiveram alterado o seu percurso original, digamos, vai acabar ficando menor, e este
foco vai ser levado até a retina. Então, no nosso novo foco,
os raios ficariam assim, porque a gente enganou o nosso
olho com uma lente divergente.