A aproximação de lente fina é sempre válida em experimentos para determinação de distâncias focais?

Uma lente esférica não se comporta como uma lente fina pois sua espessura nãoé desprezível. Neste trabalho apresentamos a dedução da equação do comprimento focal de uma lente esférica por meio da técnica de traçado de raios. Comparamos o resultado obtido com a expressão de comprimento focal de lentes grossas obtido pelo método matricial. Também aplicamos a expressão para o caso de uma esfera deágua e comparamos com valores experimentais. Palavras-chave: comprimento focal, lentes esféricas, esfera deágua, lentes grossas.A spherical lens can not be considered as a thin lens because the thickness is not negligible. In this work we present the deduction of the focal length equation for a spherical lens, developed through ray tracing technique. We compared the result with the focal length equation for thick lens obtained from matrix formalism. We also used the equation for a water sphere and compared with experimental data. Keywords: focal length, spherical lens, water sphere, thick lens. IntroduçãoExistem iniciativas para melhorar o ensino, tal como a instrumentalização [1], que auxilia o educador a trazer a realidade mais perto do aluno, com a visualização dos fenômenos físicos e de suas aplicações. Na Literatura encontramos trabalhos sobre a construção de microscópiosópticos caseiros [2-5], visando o Ensino de Ciências em sala de aula. Seguindo nesse tema, temos o trabalho de Vannoni e outros [3], que apresenta um modelo de microscópio cujo formato assemelha-se ao microscópio composto apresentado em alguns livros didáticos [6][7][8]. O microscópio proposto pode ser composto por duas lentes (lentes objetiva e ocular) ou três lentes (lentes objetiva, de campo e ocular), instalados em um tubo junto a um suporte vertical. Em formato diferente, o trabalho de Sepel e outros [4] apresenta um modelo de microscópio construído com um gargalo de garrafa plástica (PET), onde a rosca do gargalo funciona como um sistema para ajuste de foco da lente, que está fixada na tampa. Enquanto que, no * Endereço de correspondência: diogosp@usp.br.trabalho de Myint e outros [5], o modelo difere mais porque utiliza uma gota deágua para atuar como uma lente objetiva, e o suporte dessa lente também tem formato diferenciado.Alguns microscópiosópticos podem conter esferas de vidro que formam a imagem de objetos. Em uma esfera de vidro de raio R atuando como uma lente, sua espessura (2R)é da mesma ordem de grandeza dos raios de curvatura da superfície da lente, tanto da interface de entrada R 1 quanto da interface de saída R 2 . Então a espessura nãoé desprezível, como se considera na dedução da fórmula de Gauss [6], o que inviabiliza a utilização destaúltima. Algumas vezes a fórmulaé chamada como "equação dos fabricantes de lentes" [9, 10], a qualé normalmente apresentada em livros textos do Ensino Médio [11]. Uma expressão para o cálculo do comprimento focal dessas esferas de vidro pode ser encontrada no sítio da Optipedia [12], porém não há explicação sobre as hipóteses utilizadas nem as limitações dessa expressão. Apresentamos neste trabalh...

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“…Na Literatura encontramos uma expressão para o cálculo do comprimento focal f de uma lente espessa [6,13] imersa no ar:…”

Section: Lentes Espessasunclassified

Comprimento focal de lentes esféricas

Soga

Paiva

Muramatsu

2017

Rev. Bras. Ensino Fís.

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“…[42], a qualé comumente utilizada nas obras didáticas voltadas para o ensino médio. Utilizando uma notação matricial cuja transposição didáticaé complexa, os autores demonstram que mesmo para lentes ditas "didáticas", a aproximação de uma lente real por uma lente delgada (ou seja, de espessura desprezível) pode se revelar errônea, como os resultados experimentais obtidos pelos autores demonstram.…”

Section: Refraçãounclassified

Atividades experimentais no ensino de óptica: uma revisão

Ribeiro

Verdeaux

2012

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Apresentamos nesse trabalho uma revisão de artigos que tratam sobre a experimentação no ensino deóptica, entre 1998 e 2010. Os artigos revisados foram publicados nos seguintes periódicos: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Revista Brasileira de Ensino de Física e Física na Escola. O objetivo dessa revisãoé fornecer um panorama atualizado da pesquisa naárea de experimentação emóptica, dividida e classificada por temas: natureza da luz, reflexão, refração, difração, polarização, interferência e espalhamento. Enfatiza-se também a necessidade de produção de revisões semelhantes em outrasáreas temáticas. Palavras-chave:óptica, experimentação, natureza da luz, reflexão, refração, difração, espalhamento, interferência, polarização.We present in this work a review of articles dealing on experimentation in optics teaching, between the years 1998 to 2010. The reviewed articles were published in the following journals: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Revista Brasileira de Ensino de Física and Física na Escola. The purpose of this review is to provide an updated overview of research in optical experiments on divided and classified by themes: nature of light, reflection, refraction, diffraction, polarization, interference and scattering. We also emphasize the need for production of similar revisions in other thematic areas. Keywords: optics, experimental, nature of light, reflection, refraction, diffraction, scattering, interference, polarization. IntroduçãoO entendimento da natureza da ciência de um modo geral, e da física em especial, constitui um elemento fundamentalà formação da cidadania. As dificuldades e problemas no ensino de física, entretanto, não são recentes, e várias propostas para viabilizar o ensino dessa disciplina têm sido propostas ao longo dos anos. A experimentação como recurso didáticoé uma das mais frequentes.A Ref.[1] afirma que "os autores são unânimes em defender o uso de atividades experimentais", em especial pela capacidade intrínseca dos experimentos em estimular a participação ativa dos estudantes, despertando sua curiosidade e interesse, além da tendência que a experimentação propicia para a construção de um ambiente motivador. Durante a revisão [1],é mostrado que há uma variedade significativa de possibilidades e tendências de uso da experimentação. Na literatura revisada, a experimentaçãoé proposta e discutida de maneira bastante diversa quanto ao significado que essas atividades podem assumir, dependendo do contexto escolar. Como principais linhas de aplicação, encontramse métodos de verificação de modelos teóricos, atividades de demonstração, observação investigativa e experimentação investigativa.A pesquisa sobre o uso de experimentos em sala de aula, entretanto, nãoé homogênea em todas asáreas temáticas da física. Atividades experimentais no ensino de mecânica são mais presentes na literatura revisada na Ref.[1], a seguir: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Revista Brasileira de Ensino de Física e Física na Escola, entre os anos de 1992 a 2001, com aóptica ocupando o segu...

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“…Outra característica importanteé que, a sua espessura nãoé desprezada no estudo. Por exemplo, a equação dos fabricantes de lentes (2) para lentes espessas [1,3], e complementada para incluir essa espessura, conforme a equação…”

Section: Lentes Espessasunclassified

“…Tais planos 2 contêm os pontos de intersecções entre os prolongamentos dos raios, incidente e emergente. Neste trabalho, assumiremos que o material da lenteé homogêneo, 3 implicando em umúnico valor pra oíndice de refração, para todos os pontos da lente. Em muitas situações a espessura (D) pode ser desprezada, quando comparada com outras distâncias envolvidas no estudo em questão.…”

Section: Introductionunclassified