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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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Se você digitar
Distância focal
10
Distância do objeto
30
Você obtém
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.

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.

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.

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.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation

Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.

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}'
{
  "focal_length": 10,
  "object_distance": 30
}
{
  "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.

por chamadaUS$ 0,002

Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.

max_abs_length1000000000000000
HTTPCódigoO que significa
401unauthorizedToken ausente ou inválido. Confira o header Authorization.
402insufficient_balanceSaldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo.
404unknown_typeEsse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo.
429rate_limitedMuitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo.

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.

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.

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.

Ver a documentação completa do KIT →