9. A lente de Fresnel

Lentes convergentes podem produzir imagens ampliadas quando a distância do objeto à lente é menor que a distância focal desta. Quanto menor a distância focal de uma lente convergente, maior é o aumento que pode ser obtido com ela. Portanto, para se obter uma ampliação muito grande, é necessária uma lente com um pequeno raio de curvatura e isso implica em uma lente muito espessa.

A lente de Fresnel tem um perfil que possibilita que ela tenha uma pequena distância focal, mas com uma espessura muito menor que a de uma lente esférica equivalente. O perfil de uma lente de Fresnel está mostrado na figura. Efetivamente, é como se esse perfil fosse formado por divisão da superfície contínua de uma lente convexa convencional em vários anéis concêntricos, cada um com a mesma curvatura da lente, porém com descontinuidades entre eles. Como as refrações que ocorrem em uma lente dependem da sua curvatura, a lente de Fresnel terá a mesma distância focal que a lente convexa equivalente.

Lentes de Fresnel são muito utilizadas em retroprojetores e em faróis de sinalização para navios.

Seguem algumas sugestões de experimentos que podem ser feitos com uma lente de Fresnel.

Experimento 1
Imagem ampliada

  

A lente de Fresnel fornecida no Kit de Luz e Cores tem uma distância focal de aproximadamente 30 cm.

Coloque a lente de Fresnel na frente de seu rosto para que os estudantes lhe observem. Aproxime e afaste a lente do seu rosto.

Que tipo de imagem é observada?

O que acontece quando a lente está a 30 cm do seu rosto?

E se ela for afastada ainda mais do seu rosto?

Observe diferentes objetos com essa lente e verifique o tipo de imagem que se forma quando a lente é aproximada ou afastada do objeto.

Experimento 2
Projeção de imagens

  
Utilize a lente de Fresnel para projetar a imagem de um objeto claro sobre um anteparo. Pode ser projetada, por exemplo, a luz que vem de uma janela clara. Se necessário, desligue luz da sala para deixar a imagem projetada mais visível.

Experimento 3
Um forno solar

  

Os raios de luz emitidos por uma fonte distante como o sol são aproximadamente paralelos. Depois de passar por uma lente convergente, raios paralelos convergem para o foco da lente. Quanto maior a área da lente, maior a intensidade da luz que ela concentra no seu foco. Dessa forma, a temperatura de um objeto colocado no foco de uma lente de grande área pode atingir temperaturas muito elevadas, acima de 1000ºC.

ATENCÃO:

Tenha muito cuidado ao utilizar a lente de Fresnel exposta ao Sol.

  • NUNCA deixe qualquer parte do corpo ficar no foco dessa lente.
  • NÃO toque em objetos que ficaram expostos no foco dessa lente mesmo que por alguns segundos.
  • NÃO olhe para o foco da lente, pois a luz nessa região é muito intensa.
  • A temperatura no foco da lente é muito alta e pode causar queimaduras graves.

Com a lente de Fresnel exposta ao sol, coloque uma pequena folha de papel no foco da lente.

Uma pequena moeda de alumínio ou de cobre pode ser fundida quando colocada no foco dessa lente por alguns minutos.