Título do Experimento: Determinação de distâncias focais

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1 Universiae Estaual e Santa Cruz Departamento e Ciencias Exatas e Tecnologicas - DCET Curso e Física - Bacharelao e Licenciatura Laboratório e Física IV Pro. Fernano Tamariz Luna Título o Experimento: Determinação e istâncias ocais Para a eterminação e istâncias ocais é necessário ispor e um eixe e raios paralelos: Para isso, usam-se um banco ótico (Fig 0) e,os seguintes acessórios (Fig 02): Banco Otico Fig 0 Lente iris Lente Anteparo Fonte A B C D Fig02 a) onte luminosa; b) lente convergente; c) íris com pequenha abertura; ) lente convergente e istância ocal CD.

2 Ajusta-se aposição a lente conensaora (B) e moo a obeter-se na íris(c) a convergencia os raios luminosos provinos a onte (A) ( em geral procura-se ocalizar o lamento a lampaa no plano a íris) Intersepta-se esse xe luminoso cônico com uma lente convergente (D) e ajusta-se a posição esta e moo que CD seja a istância ocal essa lente. Isto aconteceno, o eixe e luz que emerge a lente (D) será paralelo, o que se veri ca eslocano um anterparo sobre o banco ótico. As istâncias ocais os vários elementos óticos (espelhos côncavos, convexos, lentes elgaas convergentes e ivergentes e associações e lentes) poem ser eterminaas por iversos métoos, alguns os quais escreveremos a seguir: A. Espelhos côncavos: Métoo e eixe e raios paralelos B. Espelhos convexos: Métoo e Hartmann C. Lentes elgaas convergentes: a) Métoo a equação os ocos conjugaos b) Métoo o objeto no in nito D. Lentes elgaas ivergentes: a) Métoo a equação os ocos conjugaos b) Métoo o objeto no in nito. A. Espelhos côncavos: Métoo e eixe e raios paralelos Para se eterminar a istância ocal e um espelho côncavo necessita-se e ( g 03) E = écran com ois pequenos ori cios ( M e N ) G = espelho côncavo Coloca-se num eixe e raios paralelos o écran (E) e, em seguia, o espelho côncavo (G). Por ois ori cios MN o écran passarão ois pincéis luminosos, que são paralelos. Esses ois eixes inciino na parte central o espelho irão re etir-se e convergir em um ponto, que é o oco o espelho. Deixano-se o espelho xo e eslocano-se o écran (E), acha-se o ponto exato (F ), one os ois eixes re etios se encontram. Meino-se por meio e um compasso a istância FG, tem-se a istância ocal procuraa. 2

3 M N A B C D E F G Fig03 B. Espelhos convexos: Métoo e Hartmann Utiliza-se um eixe e raios paralelos que é interceptao por um écran e ois oriícios M e N (Fig 04). Os ois eixes paralelos irão inciir no espelho convexo e, re etino-se, encontrarão o écran nos pontos A e B. O prolongamento esses raios re etios será o oco virtual o espelho. A M C F N D B Fig04 Para se eterminar a posição e F, que é virtual, utiliza-se o seguinte métoo: evemos 3

4 levar em consieração as conições e aproximação e gauss, e moo a consierarmos os triângulos AFB e CDF semelhantes, e e one tiramos: AB CD = + C. Lentes elgaas ivergentes: ou = AB CD () a) Métoo a equação os ocos conjugaos Dispoem-se, em um banco ótico, os elementos seguintes: F - Fonte luminosa A - ena micrométrica (objeto) L - lente convergente A - ocular micrométrica como mostra a Fig 05. F A L A' Fig05 Deslocano-se o anteparo A0, obtém-se a imagem real o objeto A. Meem-se então, na escala o banco, as istâncias o objeto à lente (x ) e a imagem à lente (x 2 ), e aplica-se a equação os ocos conjugaos. F = x + x 2 (2) 4

5 Nota: A i culae apresentaa por esse métoo está na eterminação exata a posição a imagem, uma vez que é iícil eterminar a posição em que está exatamente ocalizaa. É importante que as istâncias x e x 2 sejam bem ierentes uma a outra. b) Métoo o objeto no in nito Intersepta-se um eixe e raios paralelos ( g06) com a lente convergente (L). Os raios luminosos paralelos, ao atravessarem a lente, irão convergir no anteparo E, ou em uma ocular micrométrica, em um ponto que será o oco a lente. Meino-se na escala o banco a istância entre a lente e o anteparo, tem-se a istância ocal a lente convergente em estuo. L F D. Lentes elgaas ivergentes: Fig06 a) Métoo a equação os ocos conjugaos. no caso e lentes ivergentes, obtêm-se sempre imagens virtuais e objetos realis, necessitano-se, portanto, e algus artiícios para a eterminação a istância ocal. Para aplicar-se a equação os ocos conjugaos, por exemplo, é necessário criar-se um objeto virtual, para que se possa obter uma imagem real pela lente ivergente. Colocano-se no banco ótico os seguintes elementos, na orem a gura abaixo (F ig07) : F -Fonte luminosa A- ena micrométrica 5

6 L -lente convergente L 2 -lente ivergente A0-ocular micrométrica A A2 X X2 F A L L2 Fig07 A' A' Por meio a lente L, obtém-se uma imagem real A que irá uncionar como objeto virtual para a lente L 2. Para isso, a istância e A a L eve ser superior à istância ocal a lente L 2. A imagem real A será um objeto virtual e L 2 quano colocarmos L 2 entre L e A. Observa-se-á uma imagem real e A, eslocano-se a ocular até encontrar A 2. Determinano-se, na escala o banco ótico, as istâncias x o objeto virtual à lente ivergente (por ierença) e x 2 a imagem real à lente ivergente, calcula-se a istância ocal a lente ivergente em estuo, aplicano: Nota: eve-se levar em conta o sinal algébrico e caa abscissa. b) Métoo o objeto in nito Utiliza-se o mesmo eixe e raios paralelos já citao. = x + x 2 (3) Nesse eixe coloca-se, como mostra a Fig 08, um anteparo (A ) com ois pequenos oriícios (ou uma íris e pequena abertura), uma lente ivergente (L) e um anteparo (A 2 ). Para achar o valor a istância ocal, consieremos na gura abaixo os triângulos semelhantes, ABC e ADE. temos: DE BC = AG AF = AF + AG AF 6 = + (4)

7 Os aos meios experimentalmente são: DE, BC, F G = Como AF = (5) tem-se DE BC = + ou = DE BC (6) A A2 D B F A C E Fig08 ver as reerências:([],[2], [3] e [4]) [] F. A. Jenkins an H. E. White; Funamentals o Optics, McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS, FOUR EDITION, 98 [2] E. Hecht an A. Zajac; Optics, ADDISON-WESLEY PUBLISHING COMPANY, 979 [3] D. Halliay, R. Resnick e J. Walker; Funamentos e Física "Ótica e Física Moerna", 4ta, eição- LTC- Livros técnicos e Cientí cos Eitora S. A. [4] J. Golemberg, Física Geral e Experimental, Vol 3, COMPANHIA EDITORA NACIONAL; EDITORA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. 7