中学物理 / 中1 / 光の性質

凸レンズと像

1. イメージ

虫眼鏡は大きく見る道具ですが、遠くの景色を紙に映すこともできます。物体とレンズの距離が違うためです。

実験・観察

実験・観察

動画・画像は後日追加予定です。

2. 凸レンズと像

凸レンズと像の光の進み方

凸レンズは中央が厚く、光を集めるはたらきがあります。光軸に平行な光がレンズを通った後に集まる点を焦点、レンズの中心から焦点までの距離を焦点距離といいます。焦点はレンズの両側にあります。

像の作図では、①光軸に平行に進み、レンズの後で焦点を通る光、②レンズの中心を通り、そのまま直進する光を使います。物体の先端から出たこの2本の光が交わる位置が、像の先端です。

物体が焦点の外側にあると、反対側に倒立の実像ができます。焦点距離の2倍より遠いと縮小、2倍の位置なら同じ大きさ、焦点と2倍の間なら拡大です。実像は光が集まる位置にスクリーンを置くと映せます。

物体が焦点の内側にあると、レンズを通して正立で拡大された虚像が見えます。光がその位置に集まるわけではないため、スクリーンには映せません。物体が焦点上にあると、通過後の光は平行になり、有限の距離に実像はできません。レンズ越しに太陽を見てはいけません。

焦点の外側:実像/内側:虚像

用語・法則の整理
反射光が境界面ではね返る。入射角=反射角
屈折境界面を通るとき、光の進む向きが変わる
実像・虚像スクリーンに映せる像/映せない像

3. 例題

虫眼鏡で正立の拡大像を見るとき、物体は焦点の内側と外側のどちらですか。

考え方のヒント

焦点の外側:実像/内側:虚像

解答・解説

焦点の内側です。正立で拡大された像は虚像です。物体を焦点の内側に置くと、レンズを通った光を逆向きに延長した位置に虚像が見えます。焦点の外側に置いた場合は、倒立の実像になります。