Óptica

Foco — raios paralelos

Objeto no foco: os raios emergentes são paralelos e a imagem forma-se no infinito.

Foco — raios paralelos — simulação interativa de Óptica. Objeto no foco: os raios emergentes são paralelos e a imagem forma-se no infinito. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Ponto focal

Coloque o objeto no ponto focal: os raios emergentes são paralelos e a imagem forma-se no infinito.

Quando o objeto está exatamente no ponto focal, os raios refratados saem da lente paralelos — a imagem se forma no infinito. Este caso limite separa imagens reais (objeto além de F) de virtuais (objeto dentro de F). A predefinição torna fácil traçar raios de saída paralelos no diagrama de raios.

• d_o = f → d_i → ∞
• Raios emergem paralelos

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

À medida que um objeto se aproxima da distância focal de uma lente convergente, o que acontece com a distância da imagem?

Previsões para pesar

• A distância da imagem diminui para zero.
• A distância da imagem permanece aproximadamente constante.
• A distância da imagem aumenta sem limites, divergindo até o infinito à medida que o objeto atinge o ponto focal.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Distância do objeto d_o (cm)

O que você mede:

• Distância da imagem d_i (cm)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição do ponto focal e pressione Redefinir. A distância focal da lente é fixada em 10 cm.
2. Ative a leitura da distância da imagem.
3. Defina a distância do objeto para cada tentativa (aproximando-se da distância focal além dela) e registre a distância da imagem.

Equação governante

Equação de lente fina perto do ponto focal — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

À medida que a distância do objeto d_o se aproxima da distância focal f, o denominador (d_o - f) em d_i = d_o·f/(d_o - f) se aproxima de zero, enviando a distância da imagem para o infinito - a imagem 'escapa' para um ponto no infinito.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule d_i = d_o·f/(d_o − f) usando f = 10 cm. Compare com a tabela.
• Explique, usando a equação das lentes finas, por que d_o − f se aproximando de zero (do lado positivo) envia d_i em direção ao infinito positivo.

Onde isso aparece além do laboratório

• Quando o objeto fica exatamente no ponto focal, os raios que saem da lente emergem perfeitamente paralelos – uma imagem “no infinito”. Explique por que um farol ou holofote posiciona sua lâmpada exatamente no ponto focal da lente (ou espelho).
• Esta configuração exata – uma fonte no ponto focal produzindo raios de saída paralelos – é chamada de colimador, usado para criar feixes paralelos para instrumentos de laboratório. Por que os cientistas precisariam de um feixe de luz perfeitamente paralelo para certos experimentos?

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bem-vindo ao ponto focal
2. Selecione o objeto
3. Pressione Reproduzir
4. Raios emergentes paralelos
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Baixe a planilha do laboratório →

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