Equação da lente fina
Uma lente convergente com distância focal de 10 cm e um objeto a 30 cm forma uma imagem real a 15 cm. Informe a focal e a distância do objeto na mesma unidade e receba a distância da imagem e se é real ou virtual. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- Distância focal
- 10
- Distância do objeto
- 30
- Distância da imagem
- 15
- Tipo de imagem
- real
A equação da lente fina é a identidade da óptica gaussiana que posiciona uma imagem a partir de um único elemento fino: um sobre a distância focal é igual a um sobre a distância do objeto mais um sobre a distância da imagem. Este resolvedor aceita uma distância focal f com sinal e uma distância do objeto do com sinal, reordena a identidade para a distância da imagem desconhecida e devolve di igual a f vezes do dividido por do menos f, na mesma unidade de comprimento que você informou. Distância focal nula e distância do objeto nula são rejeitadas porque um sobre f e um sobre do ficariam indefinidos. A aritmética é pura e determinística, sem rede, sem amostragem e sem relógio.
O que a equação da lente fina afirma e como se resolve a distância da imagem
A equação da lente fina é a identidade paraxial compacta um sobre f igual a um sobre do mais um sobre di que relaciona três comprimentos com sinal medidos a partir da lente: a distância focal f, a distância do objeto do e a distância da imagem di.
Sob a convenção de sinais gaussiana usada na maioria dos cursos introdutórios de física, um objeto real no lado da luz incidente tem do positiva, uma lente convergente convexa tem f positiva e uma imagem real no lado da luz emergente tem di positiva. Uma lente divergente côncava carrega distância focal negativa, e uma imagem virtual que aparece no lado do objeto da lente carrega di negativa.
A reordenação para a localização desconhecida da imagem é imediata: um sobre di é igual a um sobre f menos um sobre do, que ao multiplicar produz a forma fechada di igual a f vezes do dividido por do menos f. Essa forma fechada é exata dentro do modelo paraxial de lente fina; não é um traçado de raios, não inclui aberração esférica e não desloca os planos principais de um elemento grosso.
Checagem clássica de livro: uma lente convergente com f igual a dez e do igual a trinta coloca uma imagem real em di igual a quinze.
Onde um resolvedor da equação da lente fina se justifica
Estudantes encontram a equação da lente fina quando um conjunto de exercícios pede a localização da imagem dados f e do, quando um laboratório pede prever di antes de medi-la num banco óptico, ou quando um problema de concurso quer o resultado gaussiano sem um diagrama completo de raios. Docentes podem pré-gerar gabaritos para comprimentos modestos sem confiar em aplicativos de calculadora opacos que trocam a convenção de sinais em silêncio ou devolvem Infinity como carga de sucesso.
Quem desenvolve chama o mesmo contrato a partir de scripts para semear vetores de teste determinísticos para widgets de óptica, para normalizar f e do digitados pelo usuário antes de uma demonstração em sala, ou para satisfazer enunciados de desafios de programação que exigem a distância da imagem em vez de um rascunho improvisado. Geradores de prova precisam de um oráculo determinístico que marque como erro o caso do igual a f em vez de devolver em silêncio um número enorme que um corretor defeituoso poderia tratar como acerto.
Validação falha não consome saldo.
Casos de uso
Previsão de exercícios e laboratório
Calcule a distância da imagem a partir da distância focal e da distância do objeto do livro antes de esboçar raios ou medir di num banco óptico.
Correção automática de provas e LMS
Avalie itens da equação da lente fina com um oráculo determinístico que rejeita do igual a f como distância da imagem infinita em vez de uma carga de sucesso.
Perguntas frequentes
O que é a equação da lente fina?
Este resolvedor a reordena para di = f·do/(do − f).
Qual convenção de sinais a equação da lente fina usa?
Convenção gaussiana: f positiva para lente convergente, do positiva para objeto real no lado incidente, di positiva para imagem real no lado emergente. Lente divergente tem f negativa; imagem virtual tem di negativa.
O que acontece se o objeto estiver exatamente no foco?
Os raios saem paralelos da lente e a imagem vai para o infinito, algo que nenhuma distância finita representa. A calculadora recusa esse caso com uma mensagem clara em vez de mostrar um número infinito.
Como sei se a imagem é real ou virtual?
O resultado informa. Uma distância de imagem positiva indica uma imagem real do outro lado da lente, onde a luz converge de fato; uma negativa indica uma imagem virtual do mesmo lado do objeto.
Posso usar com uma lente divergente?
Sim. Digite a distância focal como número negativo, como pede a convenção de sinais usual. Com um objeto real, a distância da imagem sai negativa, o que indica uma imagem virtual do lado do objeto.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"focal_length":10,"object_distance":30}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"focal_length":10,"object_distance":30}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"focal_length":10,"object_distance":30}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.thin_lens_equation",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Limites
max_abs_length | 1000000000000000 |
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Quando o objeto fica exatamente no plano focal o denominador é zero, os raios emergentes são paralelos e a imagem recua ao infinito, de modo que a tarefa falha com invalid_input em vez de um número não finito.
O que a equação da lente fina afirma e como se resolve a distância da imagem
O resolvedor devolve a distância da imagem na mesma unidade de comprimento que você usou para f e do, junto com as entradas ecoadas, uma etiqueta image_type de real ou virtual conforme o sinal de di, e uma string curta de fórmula, para que checagens de exercício, gabaritos de laboratório e clientes de API mostrem o resultado gaussiano sem rederivar a álgebra. Quando do é igual a f o denominador é zero: raios incidentes de um ponto no plano focal saem paralelos após a refração, a imagem está no infinito e um número JSON finito não pode representar essa geometria, então a solicitação é rejeitada em vez de devolver Infinity ou NaN.
Contrato de entrada, aliases e o erro do-igual-a-f
Magnitudes acima do teto documentado de um quatrilhão são rejeitadas para que uma conversão de unidade extraviada não estoure o isolate. A distância focal precisa ser não nula porque um sobre f fica indefinido num plano de potência zero; a distância do objeto precisa ser não nula porque um sobre do fica indefinido quando o objeto está no plano da lente. Envie um corpo JSON com dois números finitos obrigatórios: focal_length para f e object_distance para do. Os aliases f e focalLength são aceitos para a distância focal; os aliases do, u, s_o e objectDistance para a distância do objeto, de modo que planilhas, query strings e formulários tipados reutilizem o mesmo contrato. Cada campo pode chegar como número JSON ou como string decimal numérica, inclusive sinais iniciais opcionais e notação científica. Campos ausentes, strings vazias, tokens não numéricos, Infinity e NaN falham com invalid_input nomeando o campo. A falha distintiva que este endpoint existe para capturar é object_distance igual a focal_length: é o caso do objeto no plano focal, raios emergentes paralelos e distância da imagem infinita. Em caso de sucesso, o corpo ecoa o focal_length e o object_distance arredondados, o image_distance calculado arredondado a dez casas decimais para goldens estáveis, image_type real quando di é positiva ou virtual quando di é negativa, e a string de fórmula um sobre f igual a um sobre do mais um sobre di. Combine a resposta com o seu próprio esboço de raios se precisar de um diagrama; este endpoint resolve a equação só para di e não emite aumento, etiquetas de orientação nem gráficos.
Onde um resolvedor da equação da lente fina se justifica
Cadernos de engenharia muitas vezes reduzem o layout de uma câmera ou projetor de um só elemento a esta identidade antes de passar ao projeto de vários elementos; chamar uma API parse pequena evita puxar uma suíte inteira de projeto óptico para um problema de dois números. Como a implementação é parse de nível A, cada chamada bem-sucedida custa o preço-base publicado US$ 0,002 sem tokens de modelo e sem rede de saída. Mantenha as solicitações pequenas, fixe o image_distance arredondado nos testes e você obtém localizações de imagem gaussianas reproduzíveis para exercícios, plugins LMS e workers de borda sem levantar infraestrutura própria de traçado de raios.
Casos de integração
Scripts e widgets de óptica
Resolva 1/f = 1/do + 1/di para di em cadernos, fixtures de CI e demonstrações didáticas sem importar uma biblioteca completa de projeto óptico.
Perguntas técnicas
Como calcular a distância da imagem a partir de f e do?
Envie números finitos não nulos focal_length e object_distance (mesma unidade de comprimento). A API devolve image_distance e um image_type de real (di > 0) ou virtual (di < 0).
O que acontece quando a distância do objeto é igual à distância focal?
A tarefa falha com invalid_input. Quando do = f o objeto fica no plano focal, os raios emergentes são paralelos e a distância da imagem é infinita, de modo que um resultado JSON finito não é devolvido.
Quanto custa o resolvedor da equação da lente fina?
A ferramenta do navegador é gratuita. Solicitações de API usam saldo pré-pago do KIT a US$ 0,002 por chamada bem-sucedida; entrada inválida não é cobrada.