Distância focal de lente espessa: índice, raios e espessura

Informe o índice de refração do material no ar, o raio com sinal de cada superfície e a espessura central, sempre em metros. O resultado apresenta distância focal efetiva, potência óptica em dioptrias e a classificação da lente como convergente ou divergente.

Informe a geometria com uma convenção de sinais consistente

A calculadora considera a luz viajando da esquerda para a direita e usa a convenção cartesiana para os raios. O raio de uma superfície é positivo quando seu centro de curvatura fica à direita e negativo quando fica à esquerda. Assim, uma lente biconvexa comum tem o primeiro raio positivo e o segundo negativo. Digite zero para uma superfície plana, pois sua curvatura é nula. O índice de refração é adimensional; os dois raios e a espessura central devem estar em metros. Não misture milímetros com metros: converta uma espessura de 5 mm para 0.005 m antes do cálculo. A espessura não pode ser negativa. O meio externo considerado é o ar, portanto use o índice do material em relação ao ar. Uma distância focal positiva corresponde a uma lente convergente; uma negativa, a uma lente divergente. Caso uma biconvexa convencional gere potência negativa, confira primeiro a orientação e os sinais das superfícies.

Entenda a correção para lente espessa

Na lente fina, a equação do fabricante utiliza apenas o índice de refração e a diferença entre as curvaturas das duas faces. Em uma lente real, as superfícies refratoras estão separadas pela espessura central. Este cálculo acrescenta o termo de espessura, dependente do índice, da espessura e do produto das curvaturas, e inverte a potência obtida para determinar a distância focal efetiva. Essa distância é medida a partir de um plano principal, e não diretamente de um dos vértices físicos. Portanto, ela não deve ser confundida com a distância focal frontal ou traseira, que exige a posição dos planos principais ou um cálculo matricial de transferência de raios. Definir espessura zero recupera a equação de lente fina e oferece uma comparação útil. A correção pode ser pequena em uma lente fraca e esbelta, mas se torna relevante com superfícies muito curvas, vidro de índice alto ou espessura central considerável. A potência retornada é o inverso da distância focal em metros e aparece em dioptrias.

Interprete e confira a distância focal calculada

Use a distância focal efetiva como propriedade paraxial de primeira ordem da lente completa. Um resultado positivo indica que raios paraxiais paralelos convergem depois da lente; um resultado negativo indica divergência como se eles partissem de um foco virtual. O cálculo pressupõe superfícies esféricas, material homogêneo, ar nos dois lados e raios próximos ao eixo óptico. Ele não modela dispersão com o comprimento de onda, coeficientes asféricos, índice gradual, aberrações, revestimentos, descentralização, inclinação ou tolerâncias de fabricação. Em projetos, compare o resultado com espessura zero para avaliar se o modelo fino é adequado. Faça também uma verificação dimensional: como as entradas geométricas estão em metros, a distância focal sai em metros e seu inverso em dioptrias. Se as curvaturas se cancelarem exatamente após a correção, a potência será zero e não haverá distância focal efetiva finita; nesse caso, a entrada é recusada em vez de produzir infinito ambíguo. Use software de projeto óptico quando forem importantes raios marginais, posição exata do plano focal ou desempenho de aberrações.