O que são lentes?

As lentes desviam a luz de maneiras úteis. A maioria dos dispositivos que controlam a luz possui uma ou mais lentes. Alguns utilizam apenas espelhos, que podem realizar a maior parte das funções que as lentes são capazes de realizar.

Linhas de luz que atravessam o cristal e convergem

Existem dois tipos básicos de lentes simples

Lente convexa

As lentes convexas ou positivas convergem ou focalizam a luz e podem formar uma imagem.

Lente convexa

Lente côncava

As lentes côncavas ou negativas fazem com que os raios de luz se dispersem (se espalhem).

Lente côncava

Você também pode escolher lentes com formatos mistos

Normalmente, a luz se propaga em linha reta, até que algo a desvie. Os trajetos retos da luz são chamados de raios de luz. Ao combinar várias lentes convexas ou côncavas, é possível desviar o trajeto da luz.

Formatos mistos de lentes
Lentes convexas e côncavas, convexas versus côncavas, lentes combinadas

Figura 1. Veja o que acontece com o trajeto da luz quando se combinam várias lentes convexas ou côncavas.

Lupa: um dispositivo óptico simples

Diagrama mostrando um olho, o cristalino, uma borboleta real e a imagem virtual de uma borboleta

Este diagrama mostra como uma lupa desvia os raios de luz para fazer com que as coisas pareçam maiores do que realmente são. Muitos dispositivos ópticos utilizam o mesmo princípio básico de desviar a luz para enganar os olhos e o cérebro, de modo que a luz pareça ter vindo de um objeto diferente (geralmente maior ou mais próximo).

Veja uma demonstração interessante de ampliação simples no site da Molecular Expressions (abre uma nova janela e requer um plug-in Java). Você pode mover a lupa para cima e para baixo para ver como a imagem muda.

Faça um teste!

As lentes estão por toda parte e têm uma finalidade. Veja se consegue descobrir qual lente é usada para...

1. Exibir uma imagem ampliada na tela?

2. Consegue ver coisas que estão longe?

3. Consegue ver coisas bem pequenas?

4. Enxergar no escuro?

5. Capturar imagens de coisas para ver mais tarde?

6. Corrigir a visão deficiente?

Telescópio

A) Telescópio

Projetor

D) Projetor

Óculos de visão noturna

B) Óculos de visão noturna

Óculos

E) Óculos

Câmera

C) Câmera

Microscópio

F) Microscópio

1. D

2. A

3. F

4. B

5. C

6. E

Óptica na Astronomia e na Exploração Espacial

A óptica tem uma longa história no que diz respeito à astronomia e à exploração espacial. Galileu (1564–1642) foi um dos primeiros a usar um pequeno telescópio para observar a Lua e outros objetos no céu noturno e a relatar suas observações.

Ele descobriu...

  • Que a Lua apresenta características semelhantes às de montanhas
  • Que Júpiter tem suas próprias luas
  • Áreas escuras no Sol, chamadas manchas solares
  • Os planetas aparecem como pequenos discos nos telescópios porque estão relativamente próximos, enquanto as estrelas sempre parecem pontos porque estão muito distantes.

Telescópios terrestres mais avançados e instrumentos ópticos especiais, como espectrômetros, permitiram que as pessoas descobrissem muitos segredos do universo. Ainda hoje continuamos a utilizar e a aprimorar os telescópios terrestres e os instrumentos ópticos científicos.

Galileu
Telescópio Espacial Hubble

Desde 1957, a óptica também tem sido uma parte importante da Era Espacial, começando com os telescópios terrestres usados para rastrear foguetes e satélites. Logo depois, os cientistas desenvolveram satélites terrestres equipados com câmeras, telescópios e outros instrumentos ópticos, muitos deles para observar a Terra e muitos outros para observar as estrelas e os planetas. Um pouco mais tarde, os EUA e o que era então a União Soviética também começaram a enviar naves espaciais para fora da órbita da Terra para visitar a Lua, Vênus, Marte e, eventualmente, até Plutão. Em 2015, a sonda New Horizons da NASA foi a primeira nave espacial a sobrevoar Plutão e suas luas.

O Telescópio Espacial Hubble é talvez o sistema óptico espacial mais famoso, e vários engenheiros da Optical Research Associates (ORA, que hoje faz parte da Keysight) trabalharam na concepção e em outros aspectos dos componentes ópticos de reparo. A ORA chegou a receber o prêmio NASA Public Service Group Achievement por esse e outros trabalhos relacionados ao espaço. Acesse este site para saber mais sobre como o Hubble funciona.

A NASA lançou outro telescópio, o Telescópio Espacial James Webb, em 2021. Ele orbita o Sol e é capaz de detectar e estudar galáxias pouco luminosas do universo primitivo como nenhum outro instrumento antes dele. Em nossa própria galáxia, ele consegue penetrar na poeira e no gás visivelmente opacos das regiões de formação estelar e investigar a atmosfera de exoplanetas.

Se você tem interesse em conhecer outros planetas, talvez possamos aprender mais com os rovers de Marte. Temos orgulho de que a equipe de engenharia óptica da Keysight tenha projetado a lente com zoom da Mastcam-Z para o rover Perseverance, que pousou em Marte em fevereiro de 2021. O instrumento Mastcam-Z funciona como os “olhos” científicos montados no mastro do rover. O “Z” em Mastcam-Z significa “zoom”. Ele representa um marco na história da exploração espacial: é o primeiro sistema de lentes zoom a ser incluído em um instrumento para o espaço profundo.

Rover Perseverance em Marte – Mastcam-Z

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