Em óptica , um ponto focal é um ponto para o qual os raios de luz vindos de um ponto convergem após passarem por um sistema óptico. Seu nome vem da extensão do significado matemático . Este termo está de acordo com sua etimologia, pois é possível acender um fogo com uma lente convergente concentrando os raios do sol em um único ponto: a lareira (técnica usada segundo a lenda de Arquimedes ). O conceito de foco requer um sistema estigmático (pelo menos de forma aproximada ou na aproximação gaussiana ). Com efeito, no caso contrário, os raios provenientes do mesmo ponto não convergem necessariamente para um único ponto após o sistema óptico.
Em óptica geométrica, no caso de um sistema centrado (ou seja, com um eixo de simetria de revolução), existem dois focos principais chamados de foco do objeto (ou foco do objeto principal) e foco da imagem (ou imagem do foco principal). É possível determinar a posição desses focos por meio de diversos métodos, chamados de métodos de focometria , dos quais a autoavaliação faz parte.
O principal ponto focal do objeto observado é o ponto do objeto cuja imagem está localizada no infinito no eixo óptico principal.
Para um sistema óptico convergente, os raios de luz incidentes vindos de emergem paralelos ao eixo óptico principal. Para um sistema divergente, os raios incidentes na direção de emergem paralelos ao eixo óptico principal. O foco do objeto é real se estiver localizado antes da face de entrada do sistema óptico; é virtual se for encontrado depois.Sistema óptico convergente
Sistema óptico divergente
Sistema óptico divergente com número ímpar de reflexão (ões)
O foco principal da imagem é a imagem de um ponto do objeto localizado no infinito no eixo óptico principal.
Raios incidentes paralelos ao eixo óptico emergem passando por um sistema óptico convergente e parecendo vir de um sistema divergente. O ponto focal da imagem é real se estiver localizado após a face de saída do sistema óptico; é virtual se for antes.Sistema óptico convergente
Sistema óptico divergente
Sistema óptico divergente com número ímpar de reflexão (ões)
Nos casos em que o sistema óptico não está centrado, mas apresenta outras simetrias ( lentes astigmáticas , lentes cilíndricas) várias distâncias focais podem ser definidas de acordo com o eixo estudado.
Um sistema afocal é um sistema estigmático que não possui focos de objeto ou imagem. Sendo o sistema estigmático, isso significa que os raios que entram paralelos entre si no sistema também saem paralelos entre si. Podemos também considerar que se trata então de um sistema cujos focos foram rejeitados ad infinitum.
Chamamos de focos secundários (em oposição a focos principais), focos de imagem ou objetos conectados a feixes de raios de luz paralelos entre si, mas não paralelos ao eixo óptico.
Todos os pontos focais da imagem secundária (respectivamente objetos) estão contidos no plano focal da imagem (respectivamente objeto) que corresponde ao plano perpendicular ao eixo óptico e passando pelo ponto focal da imagem (respectivamente objeto).
De acordo com o princípio do retorno reverso da luz, o espelho tem a particularidade de ter sua imagem e objeto focalizados. O mesmo é verdade para todos os sistemas ópticos centralizados com um número ímpar de espelhos. Iremos, portanto, falar de “ponto focal” em geral daqui em diante, em vez de “objeto primário ou ponto focal de imagem”.