As lentes são geralmente esféricas ou fechadaspara uma superfície esférica. Eles podem ser côncavos, convexos ou planos (o raio é infinito). Eles têm duas superfícies pelas quais a luz passa. Eles podem ser combinados de diferentes maneiras, formando diferentes tipos de lentes (a foto é dada mais adiante neste artigo):
Como determinar o tipo de lente? Vamos nos deter nisso com mais detalhes.
Independentemente da combinação de superfícies, se elesa espessura na parte central é maior do que nas bordas, são chamadas de coletas. Tenha uma distância focal positiva. Existem os seguintes tipos de lentes de coleta:
Eles também são chamados de "positivos".
Se sua espessura no centro for mais fina do que nas bordas, eles são chamados de dispersão. Possui uma distância focal negativa. Existem estes tipos de lentes difusoras:
Eles também são chamados de "negativos".
Os feixes de uma fonte pontual divergem de umpontos. Eles são chamados de bando. Quando o feixe entra na lente, cada feixe é refratado, mudando sua direção. Por esse motivo, o feixe pode sair da lente com maior ou menor divergência.
Alguns tipos de lentes ópticas mudama direção dos raios para que eles convergem em um ponto. Se a fonte de luz estiver localizada pelo menos na distância focal, então o feixe converge em um ponto pelo menos na mesma distância.
Uma fonte de luz pontual é chamada de objeto real, e o ponto de convergência de um feixe de raios que sai da lente é uma imagem real dele.
Uma série de fontes pontuais é importante,distribuído sobre uma superfície geralmente plana. Um exemplo é o padrão retroiluminado em vidro fosco. Outro exemplo é uma tira de filme iluminada por trás de modo que a luz dela passe por uma lente que amplia uma imagem em uma tela plana muitas vezes.
Nestes casos, fala-se de um avião.Os pontos no plano da imagem 1: 1 correspondem aos pontos no plano do objeto. O mesmo se aplica às formas geométricas, embora a imagem resultante possa ser invertida em relação ao objeto de cima para baixo ou da esquerda para a direita.
A convergência dos raios em um ponto criaa imagem é real e a discrepância é imaginária. Quando está claramente delineado na tela, é real. Se a imagem pode ser observada apenas olhando através da lente em direção à fonte de luz, então é chamada de imaginária. O reflexo no espelho é imaginário. A imagem que pode ser vista através de um telescópio também é. Mas a projeção da lente da câmera no filme dá a imagem real.
O foco da lente pode ser encontrado passando por eleum feixe de raios paralelos. O ponto em que eles convergem será seu ponto focal F. A distância do ponto focal à lente é chamada de comprimento focal. Os raios paralelos podem ser passados do outro lado e, assim, encontrar F de ambos os lados. Cada lente possui dois Fs e dois Fs. Se for relativamente fino em comparação com suas distâncias focais, então as últimas são aproximadamente iguais.
Comprimento focal positivolentes de coleta são caracterizadas. Tipos de lentes deste tipo (plano-convexa, biconvexa, meniscal) reduzem os raios que saem delas mais do que antes. A coleta de lentes pode formar imagens reais e fantasmas. O primeiro é formado apenas se a distância da lente ao objeto exceder a distância focal.
Comprimento focal negativocaracterizado por lentes difusas. Tipos de lentes deste tipo (plano-côncava, bicôncava, menisco) separam os raios mais do que antes de atingirem sua superfície. As lentes de difusão criam uma imagem fantasma. É apenas quando a convergência dos raios incidentes é significativa (eles convergem em algum lugar entre a lente e o ponto focal no lado oposto) que os raios gerados ainda podem convergir para formar a imagem real.
Você deve ter muito cuidado para distinguirconvergência ou divergência de raios de convergência ou divergência da lente. As lentes e feixes de luz podem não coincidir. Os raios associados a um objeto ou ponto de imagem são chamados de divergentes se "se dispersam" e de convergentes se "se encontram". Em qualquer sistema óptico coaxial, o eixo óptico é o caminho dos feixes. O feixe viaja ao longo deste eixo sem qualquer mudança de direção devido à refração. Esta é essencialmente uma boa definição do eixo óptico.
Um raio que se afasta deo eixo óptico é denominado divergente. E aquele que se aproxima dela é chamado de convergente. Os feixes paralelos ao eixo óptico têm convergência ou divergência zero. Assim, quando se fala em convergência ou divergência de um raio, está relacionado ao eixo óptico.
Alguns tipos de lentes, cuja física é tal queo feixe é desviado em maior extensão em direção ao eixo óptico, estão convergindo. Neles, os raios convergentes se aproximam ainda mais e os divergentes se afastam menos. Eles são até capazes, se sua força for suficiente para isso, fazer a viga paralela ou mesmo convergente. Da mesma forma, uma lente difusora pode separar os raios divergentes ainda mais, e os convergentes podem ser paralelos ou divergentes.
Uma lente com duas superfícies convexas é mais espessacentro do que as bordas e pode ser usado como uma lupa ou lupa simples. Ao mesmo tempo, o observador olha através dele para uma imagem imaginária ampliada. A lente da câmera, porém, forma o real no filme ou sensor, via de regra, de tamanho reduzido em comparação com o objeto.
A capacidade de uma lente de alterar a convergência da luz é chamada de força. É expresso em dioptrias D = 1 / f, onde f é o comprimento focal em metros.
Uma lente com potência de 5 dioptrias tem f = 20 cm.São as dioptrias que o optometrista indica ao prescrever os óculos. Digamos que ele registrou 5,2 dioptrias. A oficina pegará da fábrica uma peça acabada de 5 dioptrias e moerá um pouco uma superfície para adicionar 0,2 dioptrias. O princípio é que para lentes finas nas quais duas esferas estão localizadas próximas uma da outra, a regra é observada segundo a qual sua força total é igual à soma das dioptrias de cada uma: D = D1 + D2.
Durante a época de Galileu (início do século 17), os vidros emA Europa estava amplamente disponível. Geralmente eram feitos na Holanda e distribuídos por vendedores ambulantes. Galileu ouviu dizer que alguém na Holanda colocou dois tipos de lentes em um tubo para fazer objetos distantes parecerem maiores. Ele usou uma lente convergente de foco longo em uma extremidade do tubo e uma ocular divergente de foco curto na outra extremidade. Se a distância focal da lente for fsobre e ocular fe, então a distância entre eles deve ser fsobre-fe, e a força (ampliação angular) fsobre/ fe... Isso é chamado de tubo Galileo.
O telescópio tem uma ampliação de 5 ou 6 vezes,comparável aos binóculos de mão modernos. Isso é o suficiente para muitas observações astronômicas interessantes. As crateras lunares, as quatro luas de Júpiter, os anéis de Saturno, as fases de Vênus, nebulosas e aglomerados de estrelas e estrelas fracas na Via Láctea podem ser facilmente vistas.
Kepler ouviu sobre tudo isso (ele e Galileu lideraramcorrespondência) e construiu outro tipo de telescópio com duas lentes coletoras. Aquele com o comprimento focal longo é a objetiva, e aquele com o comprimento focal menor é a ocular. A distância entre eles é fsobre + fe, e a ampliação angular é fsobre/ fe... Este Kepleriano (ou astronômico)o telescópio cria uma imagem invertida, mas isso não importa para as estrelas ou a lua. Esse esquema proporcionava uma iluminação mais uniforme do campo de visão do que o telescópio Galileo e era mais conveniente de usar, pois permitia manter os olhos em uma posição fixa e ver todo o campo de visão de ponta a ponta. O dispositivo permitiu uma ampliação maior ser alcançada do que um tubo Galileo sem degradação grave da qualidade.
Ambos os telescópios sofrem de aberração esférica,resultando em imagens não totalmente focadas e aberração cromática criando halos de cores. Kepler (e Newton) acreditava que esses defeitos não poderiam ser superados. Eles não presumiram que os tipos de lentes acromáticas fossem possíveis, cuja física se tornaria conhecida apenas no século XIX.
Gregory sugeriu que como lentesespelhos podem ser usados para telescópios, pois não possuem bordas coloridas. Newton aproveitou essa ideia e criou um telescópio newtoniano a partir de um espelho côncavo folheado a prata e uma ocular positiva. Ele deu a amostra para a Royal Society, onde está até hoje.
Um único telescópio de lente pode projetarimagem em uma tela ou filme. A ampliação adequada requer uma lente positiva com uma longa distância focal, digamos 0,5m, 1m ou muitos metros. Este arranjo é freqüentemente usado em fotografia astronômica. Para as pessoas não familiarizadas com a ótica, pode parecer paradoxal que uma lente de foco longo mais fraca forneça mais ampliação.
Tem sido sugerido que os antigosas culturas podem ter tido telescópios porque faziam pequenas bolas de vidro. O problema é que não se sabe para que eram usados e certamente não poderiam constituir a base de um bom telescópio. As bolas podiam ser usadas para aumentar pequenos objetos, mas a qualidade dificilmente era satisfatória.
Comprimento focal de uma esfera de vidro perfeitaé muito curto e forma uma imagem real muito próxima da esfera. Além disso, as aberrações (distorções geométricas) são significativas. O problema está na distância entre as duas superfícies.
No entanto, se você fizer um equatorial profundosulco para bloquear os raios que causam defeitos de imagem, vai de uma lupa muito medíocre a uma bela. Essa decisão é atribuída a Coddington, e seu nome de lupa está disponível hoje na forma de pequenas lupas de mão para examinar objetos muito pequenos. Mas não há evidências de que isso tenha sido feito antes do século XIX.
