凸レンズと像の問題です。
実像、虚像、焦点など基本的な用語の知識、作図の問題が多く出題されます。
実際に図を書いて理解するようにしていきましょう。
基本事項
凸レンズとは
光を通し、屈折させることによって像を作ることのできるレンズ。カメラカメラ、望遠鏡、虫眼鏡などに使われています。
焦点
凸レンズに正面から光をあてると、凸レンズで光は屈折して１点に集まります。この点を焦点といいます。
下の図のように焦点はレンズの中心から対称に２つあります。
凸レンズを通る光の進みかた
下記のことを上の図で確認してください。
- 凸レンズの中心を通る光は直進する。
- レンズの軸に平行な光は焦点を通る。
- 焦点を通った光はレンズの軸に平行に進む。
実像
実際に光が集まってできる像でスクリーンにうつすことができる像。上下左右が逆の倒立で出来ます。
虚像
レンズを隔てて物体と同じ側にできる像。実際に光が集まっていなくて、スクリーンにうつすことができません。
虚像は向きは変わらず物体より大きくなります。
＊下の図のように物体が焦点距離の位置より近い場合虚像が凸レンズを隔てて物体側にできます。
凸レンズでできる実像の大きさ
作図の問題がよく出題されます。下記のようなパターンで自分で書いて確認してみてください。
物体が焦点距離の2倍の位置より近い場合
実像は焦点距離の2倍より遠い位置にでき、大きさは物体より大きくなる。
物体が焦点距離の2倍の位置にある場合
実像は焦点距離の2倍の位置にでき、大きさは物体と同じ大きさになる。
物体が焦点距離の2倍の位置より遠い場合
実像は焦点距離の2倍より近い位置にでき、大きさは物体より小さくなる。
物体が焦点距離の位置にある場合
光が集まるところがなくなり像は出来ません。
作図のやり方
凸レンズにおける作図は次の二本の線を書くことで出来ます。
- 物体（ロウソク）の先端からレンズの軸に対して平行に直線を引き、凸レンズの中心まで引く。次にそこから焦点を通るように直線を引く。
- 物体の先端から、凸レンズの中心に向かって直線を引く。
- １．２の直線の交点から軸に向かって垂直に線を引き、交点の方向に矢印を書く。
練習問題をダウンロード
＊画像をクリックするとPDFファイルをダウンロード出来ます。
＊問題は追加する予定ですのでしばらくお待ちください。
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