Objetivos
As lentes estão presentes a todo momento em nosso cotidiano, com essa ideia o kit de óptica se propõe a explicar e demonstrar como é dado esta aplicação e o fenômeno que permite a sua utilização. Assim, será feita a apresentação dos diferentes tipos de lente e seus comportamentos em contato com a luz, informações estas que revelam o funcionamento de objetos como a lupa, os óculos, os microscópios e os telescópios.
Materiais Necessários
Componentes ópticos
Conjunto de elementos ópticos variados usados em experimentos de projeção.
Suporte de projeção
Suporte que mantém componentes ópticos ou telas na posição adequada durante os experimentos.
Fita adesiva
Fita adesiva usada para fixar componentes e materiais auxiliares.
Fonte de luz
Fonte de luz artificial utilizada para projeção e experimentos de óptica.
Transferidor
Transferidor usado para medições de ângulos em experimentos ópticos.
Fendas
Placas com fendas que permitem a passagem controlada da luz, úteis em experimentos de difração e interferência.
Procedimento
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Passo 0
Monte o suporte da fenda, instalando a lente de Fresnel e a placa de várias fendas. Posicione a fonte de luz alinhada ao centro do suporte, a uma distância de 13,5 cm, para permitir que a lente focalize a luz adequadamente. Ligue a fonte de luz.
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Passo 1
Separe as três lentes do kit (biconvexa, plano-convexa e bicôncava) e posicione-as, uma de cada vez, alinhadas com os feixes de luz projetados, ajustando sua posição de modo que os raios incidam adequadamente sobre cada lente e observando o comportamento da luz ao atravessá-las.
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Passo 2
Fixe a folha de papel na mesa para evitar deslocamentos e posicione a lente biconvexa e observe o ponto onde os raios convergem. Caso o foco não esteja bem definido, ajuste o sistema aproximando a lente do suporte ou afastando a fonte de luz até obter uma melhor visualização.
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Passo 3
Marque o ponto de formação do foco e meça a distância entre esse ponto e o centro da lente. Faça o contorno da lente no papel e utilize um compasso para traçar as curvas correspondentes às suas superfícies, permitindo determinar os raios de curvatura a partir dessas construções geométricas.
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Passo 4
Repita os procedimentos anteriores para a lente plano-convexa, considerando que um dos raios de curvatura é infinito, e para a lente bicôncava, observando o foco por meio do prolongamento dos raios (foco virtual).
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Passo 5
Utilize os valores obtidos para o foco e os raios de curvatura na aplicação da fórmula dos fabricantes de lentes 1/f =(n−1)( 1/R + 1/R' ) e compare os resultados encontrados entre as diferentes lentes analisadas.
Resultados
Na primeira parte do experimento é esperado resultados a base de observação, portanto espera-se que as lentes com bordas finas apresentam um caráter convergente, classificando isso como a convergência dos raios, o encontro entre os vários feixes no eixo principal, e para a única lente de borda grossa, tenha-se um comportamento divergente, representado pela divergência dos raios, ou seja uma afastamento em relação ao eixo principal.
Para a última parte, os resultados são dependentes de qual foi a posição das lentes colocadas, mas o esperado é referente a utilização de uma folha A4 para a marcação dos pontos, então um foco de 5 a 15 cm. Já o raio de curvatura das lentes biconvexa e bicôncava, são fabricados para possuir o mesmo raio de curvatura, assim esperando-se que este valor se repita ou tenha uma margem de erro muito pequena. E para o índice de refração espera-se um valor entre 1,5 e 1,9, assim a depender de qual o vidro utilizado, valor que será encontrado na prática.
Para a última parte, os resultados são dependentes de qual foi a posição das lentes colocadas, mas o esperado é referente a utilização de uma folha A4 para a marcação dos pontos, então um foco de 5 a 15 cm. Já o raio de curvatura das lentes biconvexa e bicôncava, são fabricados para possuir o mesmo raio de curvatura, assim esperando-se que este valor se repita ou tenha uma margem de erro muito pequena. E para o índice de refração espera-se um valor entre 1,5 e 1,9, assim a depender de qual o vidro utilizado, valor que será encontrado na prática.
Curiosidades
Uma das manifestações mais belas e acessíveis do comportamento das lentes esféricas convergentes ocorre nas gotas de água. Quando uma gota repousa sobre uma superfície lisa, ela naturalmente assume uma forma aproximadamente esférica, devido à tensão superficial, a força que minimiza a área da superfície do líquido. Essa forma faz com que a gota se comporte como uma lente biconvexa, capaz de refratar e convergir os raios de luz que passam por ela.
Quando a luz proveniente de um objeto atravessa a gota, os raios são desviados em direção ao eixo óptico e se convergem em um ponto, o foco. Se colocarmos o olho (ou uma câmera) na posição adequada, de modo que o objeto esteja dentro da distância focal da gota, observamos uma imagem virtual ampliada, exatamente como ocorre com uma lupa tradicional.
Quando a luz proveniente de um objeto atravessa a gota, os raios são desviados em direção ao eixo óptico e se convergem em um ponto, o foco. Se colocarmos o olho (ou uma câmera) na posição adequada, de modo que o objeto esteja dentro da distância focal da gota, observamos uma imagem virtual ampliada, exatamente como ocorre com uma lupa tradicional.