Física · 9.ª–12.ª classe

Como calcular a vergência de uma lente?

  • 8 min de leitura
  • 5 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
  • Atualizado em

Resposta curta

A vergência de uma lente calcula-se com V = 1 ÷ f, em que a distância focal f deve estar em metros. O resultado vem em dioptrias (di, 1 di = 1 m-1). Uma lente convergente tem f e V positivos; uma lente divergente tem f e V negativos. Lentes encostadas somam as vergências.

Fórmula e significado de cada termo

A vergência mede a capacidade que uma lente tem de desviar a luz: quanto maior o valor (em módulo), mais forte é a lente e mais curta é a sua distância focal.

Vergência de uma lente

V = 1 ÷ f f = 1 ÷ V Lentes em contacto: V = V1 + V2 + …

SímboloSignificadoUnidade
Vvergência da lentedioptria (di), igual a m-1
fdistância focal da lentemetro (m)
  • V positiva: lente convergente (f positivo). Concentra os raios paralelos num foco real.
  • V negativa: lente divergente (f negativo). Espalha os raios paralelos; o foco é virtual.
  • V = 0: lente que não desvia a luz (por exemplo, uma lâmina de faces paralelas).

Nos óculos, a "graduação" que consta de uma receita exprime-se em dioptrias: valores positivos indicam lentes convergentes e valores negativos lentes divergentes.

Condições de aplicação

  • A fórmula V = 1 ÷ f vale para lentes delgadas.
  • Converta sempre f para metros antes de dividir: 25 cm = 0,25 m.
  • Para associar lentes encostadas (em contacto), as vergências somam-se algebricamente; se as lentes estiverem afastadas, esta regra não se aplica.

Nota: ligação ao raio das superfícies

Para uma lente delgada no ar, de índice n e com duas faces esféricas, existe uma fórmula (a «equação dos fabricantes de lentes») que relaciona a vergência com n e com os raios das faces. Para uma lente biconvexa simétrica, de raio R em cada face, V = (n − 1) × 2 ÷ R. Por exemplo, com n = 1,5 e R = 0,20 m, V = 0,5 × 2 ÷ 0,20 = 5 di. Confirme no programa da sua classe se esta fórmula é matéria do ano.

Passo a passo

  1. Identifique o tipo de lente (convergente ou divergente) para decidir o sinal.
  2. Converta f para metros (cm ÷ 100; mm ÷ 1 000).
  3. Calcule V = 1 ÷ f e escreva a unidade di.
  4. Se a lente for divergente, escreva o sinal negativo em f e em V.
  5. Para lentes encostadas, some as vergências.
  6. Verifique: distância focal curta implica vergência elevada; o sinal da vergência tem de coincidir com o tipo de lente.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — A partir da distância focal

Enunciado: Uma lente convergente tem distância focal de 25 cm. Calcule a sua vergência.

Resolução:

  1. Converta: f = 25 cm = 0,25 m.
  2. V = 1 ÷ f = 1 ÷ 0,25 = 4,0.

Resposta: V = +4,0 di. Verificação: 1 ÷ 4,0 = 0,25 m = 25 cm.

Exemplo 2 — A partir da vergência

Enunciado: Uma lupa tem vergência de +10 di. Qual é a sua distância focal?

Resolução:

  1. f = 1 ÷ V = 1 ÷ 10 = 0,10 m.
  2. Converta para centímetros: 0,10 m = 10 cm.

Resposta: f = 10 cm. Verificação: 1 ÷ 0,10 = 10 di.

Exemplo 3 — Lente divergente

Enunciado: Uma lente de óculos para miopia tem distância focal de − 50 cm. Calcule a sua vergência.

Resolução:

  1. f = − 50 cm = − 0,50 m.
  2. V = 1 ÷ (− 0,50) = − 2,0.

Resposta: V = − 2,0 di, lente divergente. Verificação: o sinal negativo coincide com o tipo de lente.

Exemplo 4 — Nível de exame: vergência e imagem

Enunciado: Uma lente tem vergência de +5 di. Um objeto está a 30 cm da lente. Determine a distância focal, a posição da imagem e a ampliação.

Resolução:

  1. f = 1 ÷ 5 = 0,20 m = 20 cm.
  2. 1 ÷ p′ = 1 ÷ f − 1 ÷ p = 1 ÷ 20 − 1 ÷ 30 = 3 ÷ 60 − 2 ÷ 60 = 1 ÷ 60, logo p′ = 60 cm.
  3. A = − p′ ÷ p = − 60 ÷ 30 = − 2.

Resposta: f = 20 cm, imagem real, a 60 cm da lente, invertida e duas vezes maior (A = − 2). Verificação: em di, 1 ÷ p′ = V − 1 ÷ p = 5 − 3,33 = 1,67 m-1, logo p′ = 0,60 m.

Exemplo 5 — Lentes em contacto

Enunciado: Encostam-se uma lente de +5,0 di e outra de − 2,0 di. Qual é a vergência do conjunto e a sua distância focal?

Resolução:

  1. V = V1 + V2 = 5,0 + (− 2,0) = 3,0 di.
  2. f = 1 ÷ 3,0 ≈ 0,333 m = 33,3 cm.

Resposta: V = +3,0 di (convergente) e f ≈ 33 cm. Verificação: o conjunto é mais fraco do que a lente de +5,0 di, porque a divergente compensa parte do efeito.

Erros frequentes no cálculo

  • Deixar f em centímetros. 1 ÷ 25 dá 0,04, que é errado; converta primeiro para 0,25 m para obter 4 di.
  • Esquecer o sinal negativo nas lentes divergentes.
  • Escrever a unidade como "m" ou "cm" em vez de dioptria (di ou m-1).
  • Somar distâncias focais de lentes em contacto. O que se soma são as vergências.
  • Achar que maior vergência significa maior distância focal. É o contrário: V é o inverso de f.
  • Aplicar a soma de vergências a lentes afastadas, sem corrigir o efeito da distância entre elas.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Uma lente convergente tem f = 20 cm. Calcule a sua vergência.

Ver solução

f = 0,20 m; V = 1 ÷ 0,20 = +5,0 di.

2Exercício 2

Uma lente divergente tem vergência de − 4,0 di. Calcule a sua distância focal, em centímetros.

Ver solução

f = 1 ÷ (− 4,0) = − 0,25 m = − 25 cm.

3Exercício 3

Qual é a vergência de uma lente convergente com distância focal de 8,0 cm?

Ver dica

Converta 8,0 cm para metros.

Ver solução

f = 0,080 m; V = 1 ÷ 0,080 = +12,5 di.

4Exercício 4

Duas lentes finas são encostadas: uma de +6,0 di e outra de − 2,5 di. Calcule a vergência e a distância focal do conjunto.

Ver solução

V = 6,0 − 2,5 = +3,5 di. f = 1 ÷ 3,5 ≈ 0,286 m, isto é, cerca de 28,6 cm.

5Exercício 5

Uma lente de vergência +2,0 di recebe a luz de um objeto a 1,0 m. Determine a posição da imagem e a ampliação.

Ver dica

Trabalhe em m-1: 1 ÷ p′ = V − 1 ÷ p.

Ver solução

1 ÷ p′ = 2,0 − 1 ÷ 1,0 = 2,0 − 1,0 = 1,0 m-1, logo p′ = 1,0 m. A = − p′ ÷ p = − 1,0 ÷ 1,0 = − 1: imagem real, invertida e do mesmo tamanho (o objeto está em 2f, pois f = 0,50 m).

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula para calcular a vergência de uma lente?

É V = 1 ÷ f, com f em metros; a unidade é a dioptria (di). O sinal é positivo para lentes convergentes e negativo para divergentes.

Como verificar se o resultado está correto?

Calcule o inverso: f = 1 ÷ V e confirme que volta ao valor de partida, com o mesmo sinal. Veja também se um f curto deu um V grande.

Porque é que se usa a dioptria nas receitas de óculos?

Porque a vergência soma-se quando se juntam lentes, o que torna prático descrever a correção da visão numa só grandeza. A receita indica valores positivos ou negativos conforme a lente seja convergente ou divergente.

Que erros se cometem ao calcular a vergência de uma lente?

Os mais frequentes são deixar f em centímetros, perder o sinal negativo da lente divergente e somar distâncias focais em vez de vergências. Veja a secção «Erros frequentes no cálculo».

Resumo

  • V = 1 ÷ f, com f em metros; unidade: dioptria (di = m-1).
  • Convergente: V e f positivos. Divergente: V e f negativos.
  • Lentes encostadas: V = V1 + V2.
  • Quanto menor a distância focal, maior a vergência.
  • A vergência liga-se à equação das lentes: 1 ÷ p′ = V − 1 ÷ p, em m-1.

Onde aprofundar

  • O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola), na secção de Ótica; confirme a edição em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulos sobre lentes e sobre a ótica da visão.
  • O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo BIPM.

Continue a estudar

9.ª–12.ª classe10 min

Como construir imagens em lentes convergentes?

Para construir a imagem de um ponto numa lente convergente, desenhe dois raios notáveis desse ponto: um paralelo ao eixo, que depois de refratado passa pelo foco…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe10 min

O que é a lei da reflexão?

A lei da reflexão diz que, quando um raio de luz incide numa superfície refletora, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão e que o raio incidente, o raio…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe10 min

Como construir imagens em espelhos esféricos?

Para construir a imagem de um ponto num espelho esférico, desenhe dois raios notáveis que saiam desse ponto (por exemplo, um paralelo ao eixo e outro que passe pelo…

4 exemplos5 exercícios com solução

9.ª–12.ª classe9 min

O que é a lei de Snell-Descartes?

A lei de Snell-Descartes (ou lei da refração) relaciona os ângulos de um raio de luz que passa de um meio para outro: n1 × sen θ1 = n2 × sen θ2. Os ângulos medem-se em…

4 exemplos5 exercícios com solução

Ver tudo de Física · Capítulo: Ótica