Lentes e espelhos esféricos – traçado de raios
CiênciasLuz e somIdades 14–15
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Entre para usarDuas telas: Lente (convergente ou divergente, com a distância focal calculada a partir do raio de curvatura e do índice de refração) e Espelho (côncavo, convexo ou plano). Arraste o objeto para mudar sua distância, ative os três raios notáveis para construir a imagem e acrescente raios marginais, um segundo ponto do objeto, uma régua ou uma fonte pontual com um anteparo para ver por que só uma imagem real pode ser projetada num anteparo. Baseado na simulação "Geometric Optics" da PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); reescrito.
Aula: Lentes; Espelhos esféricos
O que mostra
Lentes e espelhos esféricos são duas aulas centrais do tema luz. A simulação reúne duas telas: na tela Lente, as imagens são formadas por uma lente convergente ou divergente cuja distância focal é calculada diretamente a partir do raio de curvatura e do índice de refração pela equação dos fabricantes de lentes; na tela Espelho, as imagens são formadas por um espelho côncavo, convexo ou plano.
Como usar
Os alunos arrastam o objeto para mudar sua distância d até a lente ou o espelho, ativam os três raios notáveis (paralelo ao eixo principal, pelo centro óptico ou pelo centro de curvatura, pelo foco) para construir a imagem por conta própria e depois comparam com os valores mostrados (posição, real ou virtual, aumento). Ative os raios marginais para ver que todos os raios que saem de um ponto se encontram no mesmo ponto imagem; ative um segundo ponto para ver que o objeto inteiro forma imagem, não só um ponto; ou mude para o modo fonte pontual e arraste o anteparo ao longo do eixo para ver a mancha de luz se reduzir a um único ponto apenas quando o anteparo está exatamente no plano da imagem real — uma imagem virtual nunca pode ser projetada num anteparo.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela inicial Lente, Espelho esférico
- Tipo de lente Convergente, Divergente
- Raio de curvatura da lente R 20–100 cm
- Índice de refração n 1,3–1,9
- Distância objeto–lente d 5–150 cm
- Distância anteparo–lente 5–300 cm
- Tipo de espelho Espelho côncavo, Espelho convexo, Espelho plano
- Raio de curvatura do espelho R 20–200 cm
- Distância objeto–espelho d 5–150 cm
- 3 raios notáveis
- Raios marginais (lente)
- Segundo ponto do objeto
- Régua
- Fonte pontual + anteparo (lente)
Perguntas para explorar
- Quando o objeto está dentro da distância focal de uma lente convergente, como a imagem se compara com a obtida ao colocar o objeto em 2f?
- Por que lentes divergentes e espelhos convexos sempre formam imagens virtuais?
- Ao afastar o anteparo da posição da imagem real, como muda a mancha de luz no anteparo, e por quê?
