Como funciona uma lupa? Para que distância do objeto examinado a lupa fornece uma visão mais nítida?

Passo 1

O enunciado pergunta como funciona uma lupa (ou seja, uma lente delgada convergente usada como sistema de aumento) e em que distância do objeto ela fornece a melhor nitidez. O conteúdo envolvido é óptica geométrica de lentes finas e a formação de imagens virtuais que o olho consegue focalizar.

Passo 2

Uma lente delgada convergente obedece à fórmula
1f=1s+1s',
onde:
f é a distância focal da lente;
s é a distância do objeto até a lente;
s' é a distância (positiva se real, negativa se virtual) da imagem até a lente.
Quando colocamos o objeto dentro de f (isto é, s<f), a lente gera uma imagem virtual ( s'<0) que está do mesmo lado do objeto, ampliada. Essa imagem virtual é o que o olho enxerga.

Passo 3

Para que a imagem virtual fique “à vontade” para o olho (isto é, para o olho relaxado, focalizando no infinito), precisamos que os raios que saem da lente sejam paralelos. Raios paralelos correspondem a uma imagem formada no infinito, ou seja, s'to+infty. Da equação da lente, isso ocorre se e somente se
1f=1s+1infty Longrightarrow s=f

Passo 4

Quando s=f, o objeto fica exatamente no plano focal da lente e a imagem virtual está no infinito. O olho humano, nesse caso, não precisa acomodar o cristalino para focar (olho relaxado) e percebe máxima nitidez e máximo aproveitamento da ampliação angular.
Se afastarmos ou aproximarmos o objeto de f, a imagem virtual sai do infinito e o olho precisa “trabalhar” para acomodar, perdendo nitidez ou conforto de visão.

Resposta

A lupa fornece visão mais nítida quando o objeto está colocado a uma distância igual à distância focal f da lente.

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