2. Exemplos de perguntas sobre instrumentos ópticos de câmeras
1. Uma câmera analógica de lente única tem uma distância focal de 10 cm. Inicialmente, a câmera está configurada para fotografar um objeto no infinito. Se alguém quiser usar a câmera para fotografar um objeto a 5 metros de distância, calcule:
(a) A distância entre o filme e a lente quando a câmera está configurada para fotografar um objeto no infinito,
(b) A distância entre o filme e a lente quando a câmera está configurada para fotografar um objeto a 100 metros de distância,
(c) Altere a posição da lente da configuração de infinito para a configuração de 100 metros. A lente se afastou ou se aproximou do filme?
Discussão
Sabe-se que:
Distância focal da lente (f) = 10 cm = 100 mm
Resposta:
(a) A distância entre o filme e a lente quando a câmera está configurada para fotografar um objeto no infinito.
Distância entre a lente e o filme = distância da imagem (s')
Um objeto infinitamente distante significa que a distância do(s) objeto(s) é infinita.
Quando a câmera é configurada para fotografar um objeto, a distância entre a lente e o filme é ajustada para que o feixe de luz proveniente do objeto seja focalizado pela lente, formando uma imagem precisa no filme.
Sobre o tema das lentes convexas, foi explicado que se distância do objeto (s) = infinito então distância sombra (s') = distância focal (f) da lente.
Distância entre a lente e o filme = distância da imagem (s') = distância focal (f) da lente = 100 milímetros.
(b) A distância entre o filme e a lente quando a câmera está configurada para fotografar um objeto a 5 metros de distância.
Distância do objeto (s) = 5 m = 5000 mm
Distância focal da lente (f) = 100 mm
A distância entre o filme e a lente é igual à distância da imagem, calculada usando a fórmula da lente convexa, pois a lente da câmera é convexa:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/100 – 1/5000 = 50/5000 – 1/5000 = 49/5000
s' = 5000/49 = 102 milímetros
(c) Mudança da posição da lente da configuração de infinito para a configuração de 100 metros
Ao fotografar um objeto no infinito, a distância entre a lente e o filme é de 100 milímetros. Ao fotografar um objeto a 5 metros de distância, a distância entre a lente e o filme é de 102 milímetros. Portanto, a variação na distância da lente em relação ao filme é de 102 mm – 100 mm = 2 mm.
A lente foi afastada ou aproximada do filme? Obviamente, a lente foi afastada do filme, pois no infinito, a distância entre a lente e o filme é igual à distância focal da lente. Se a lente fosse aproximada do filme, a distância entre a lente e o filme seria menor que 100 mm.
2. Duas lentes convexas, cada uma com distância focal de 40 mm e 20 mm, são utilizadas em uma câmera analógica para fotografar um objeto a 10 metros de distância. Determine:
(a) A distância entre o filme e a lente com distância focal de 40 mm quando a câmera está configurada para fotografar o objeto. Calcule também a ampliação linear.
(b) A distância entre o filme e a lente com distância focal de 20 mm quando a câmera está configurada para fotografar o objeto. Calcule também a ampliação linear.
Discussão
Sabe-se que:
A distância focal de uma lente convexa é 1 (f1) = 40 mm
A distância focal de uma lente convexa é 2 (f2) = 20 mm
Distância do objeto (s) = 10 m = 10.000 mm
Resposta:
(a) A distância entre o filme e a lente com distância focal de 40 mm quando a câmera está configurada para fotografar um objeto
A distância entre o filme e a lente é igual à distância da imagem (s'), calculada usando a fórmula da lente convexa, pois a lente da câmera é convexa:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/40 – 1/10.000 = 250/10.000 – 1/10.000 = 249/10.000
s' = 10.000/249 = 40,2 mm
Ampliação linear (m):
m = s'/s = 40,2/10.000 = 0,004 vezes
(b) A distância entre o filme e a lente com distância focal de 20 mm quando a câmera está configurada para fotografar um objeto
A distância entre o filme e a lente é igual à distância da imagem (s'), calculada usando a fórmula da lente convexa, pois a lente da câmera é convexa:
1/s' = 1/f – 1/s = 1/20 – 1/10.000 = 500/10.000 – 1/10.000 = 499/10.000
s' = 10.000/499 = 20,0 mm
Ampliação linear (m):
m = 20,0/10.000 = 0,002 vezes
Compare a ampliação linear neste cálculo com a anterior. Com base nessas duas ampliações lineares, podemos concluir que a ampliação linear aumenta com a distância focal da lente. Portanto, ao selecionar uma lente para câmera, você também deve considerar sua distância focal. Para objetos distantes, deve-se usar uma lente com uma distância focal maior para ampliar a imagem produzida pela lente e registrada no filme.
Se fotografarmos um objeto distante usando uma câmera com lente zoom, ampliamos a imagem formada trocando de lentes e usando uma lente com maior distância focal. Podemos trocar de lentes porque uma lente zoom é composta por múltiplas lentes com diferentes distâncias focais.
Ao fotografar objetos distantes com uma câmera de lente única, é melhor usar uma lente com longa distância focal. Essa lente tem um formato mais plano.
