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
onde:
– é a distância focal da lente;
– é a distância do objeto até a lente;
– é a distância (positiva se real, negativa se virtual) da imagem até a lente.
–
–
–
Quando colocamos o objeto dentro de
(isto é,
), a lente gera uma imagem virtual (
) 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,
. Da equação da lente, isso ocorre se e somente se
Passo 4
Quando
, 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
, 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
da lente.