Os objetivos desta semana são de estudar sistemas óticos próximos do ideal através do método de construção de imagens a partir de objetos em um sistema de lentes delgadas com o foco em:

  1. Construção de um modelo físico para um sistema de duas lentes supostamente delgadas.
  2. Determinação da distância focal de uma lente convergente e de uma lente divergente.
  3. Estudo da correlação entre as distâncias focais obtidas.

Construção de um modelo físico adequado

Considere o sistema mostrado na figura 1, composto de duas lentes, uma divergente, com distância focal f<sub>d</sub> e outra, convergente, com distância focal f<sub>c</sub>, separadas de uma distância d. Um objeto é posicionado a uma distância o da lente divergente e observa-se uma imagem a distância i da lente convergente. Obtenha uma expressão matemática que relacione a distância i com a distância o, mantendo a distância entre as lentes fixa.

Figura 1 - Esquema do experimento proposto.

As lentes à disposição no laboratório didático possuem distância focal de ~ -10 cm para a lente divergente e ~ +20 cm para a lente convergente. Considerando o tamanho do arranjo disponível, estime a distância d entre as lentes para que, um objeto com o ~ 40 cm gere uma imagem com i ~ 70 cm. 

Experimento

Monte o arranjo experimental conforme o esquema mostrado na figura 1. Estão disponíveis um trilho ótico com ajustes de alinhamento, lentes diversas, uma fonte luminosa e anteparo para projeção de imagens. Após montado, o arranjo deve ficar parecido com o mostrado nas figuras 2 e 3.

Figura 2 - Arranjo experimental montado.

Figura 3 - Outra foto do arranjo montado.

Fique atento aos diversos ajustes de alinhamento do sistema. Para uma tomada de dados de melhor qualidade, certifique-se de um bom alinhamento. No trilho há uma régua graduada onde pode-se determinar a posição de cada objeto. Se você tiver dúvida sobre qual referência utilizar na medida de posição, procure um monitor ou professor no laboratório.

Faça as diversas medidas de posição de objeto e imagem. O interessante é varrer posições de objetos para imagens formadas entre ~ 60 < i (cm) < ~ 100. Faça o gráfico correspondente de posição da imagem em função da posição do objeto e ajuste a estes dados o modelo construído anteriormente.

OBS: Note que, muitas vezes, a definição da posição na qual a imagem está focalizada é subjetiva. Neste caso, a precisão com que esta posição é medida é menor que a precisão da escala graduada no trilho. Avalie corretamente a incerteza na posição da imagem.

Meça os parâmetros geométricos das lentes utilizadas: raios de curvatura, espessura, diâmetro, etc. Estas medidas serão importantes para determinar o índice de refração do material utilizado para fabricação das lentes. 

Não se esqueça de submeter os seus resultados à página da disciplina para comparação com os resultados de outros grupos.

Última atualização: segunda-feira, 17 mar. 2014, 15:59