4302214 - Física Experimental IV (2023)

Experimento 1 – atividade 3     

A aproximação de lentes delgadas é realmente boa?

Nas atividades anteriores, foram determinadas as distâncias focais de uma lente divergente e uma convergente. Em particular na atividade 2,  as distâncias da lente divergente ao objeto (o) e da convergente à imagem (i) foram medidas a partir do centro das lentes, o que é um procedimento razoável, assumindo que as lentes são em boa aproximação delgadas. Entretanto, sabemos que as lentes utilizadas não são realmente delgadas. Elas possuem uma espessura.

O objetivo dessa atividade consiste em verificar se a aproximação de lentes delgadas é sempre boa dentro das incertezas envolvidas. Para tal, devemos determinar as posições dos planos principais das lentes. A partir disso, verificar o quanto estamos “errando” ao medir as distâncias em relação ao centro.

Serão utilizados os dados das atividades 1 e 2, os quais devem ser devidamente corrigidos levando em conta as posições dos planos principais. Além disso, devem ser realizadas novamente as medidas da atividade 2, desta vez com a utilização de colimadores.

Alguns dados das lentes são necessários:

Lente divergente atividade 2:  n = 1,5          Em módulo  R1 = (111,0 ± 1,1) mm e

R2 = (111,0 ± 1,1) mm (atenção aos sinais )

Espessura no centro = 4,7 mm              Espessura nas bordas = 14 mm  

Diâmetro = 65 mm

Lente convergente atividades 1 e 2:  n = 1,5       Em módulo  R1 = (192,3 ± 1,9) mm  e

R2 = (192,3 ± 1,9) mm (atenção aos sinais )

Espessura no centro = 19 mm         Espessura nas bordas = 7 mm

Diâmetro = 100 mm

OBS: as incertezas das  espessuras, diâmetros e  índice de refração podem ser desprezadas.

Portanto, as tarefas seriam:

1. Determinar as posições dos planos principais das lentes a partir das relações fornecidas para h1 e h2.

2. Utilizar o software Optgeo para desenhar as lentes utilizando os dados de raio, espessura e índice de refração fornecidos. Determinar a posição dos planos principais utilizando raios vermelhos com comprimento de onda 633 nm e com o índice de refração adequado. Comparar com os valores calculados no item anterior.
3. O que deve ser corrigido na atividade 1 se considerarmos agora a lente como espessa? Efetuar a correção, refazer a análise e discutir, dentro das incertezas, se a aproximação de lente delgada é adequada nesse caso.
4. Corrigir as distâncias o e i da atividade 2. Algo mais a ser corrigido? Refazer o ajuste e a partir das incertezas nos valores de f_d e f_c sem e com correção, discutir se a aproximação de lentes delgadas é adequada nesse caso.
   
5. Utilizar os colimadores disponíveis para as lentes divergente e convergente,  realizar novamente as medidas da atividade 2 e determinar  f_d e f_c. Em que os colimadores ajudam em termos de qualidade dos resultados? O software Optgeo pode ser utilizado para entender sua função. Comparar com os resultados do item anterior. É possível responder melhor agora à questão sobre a validade da aproximação de lentes delgadas?