光ととつ(凸)レンズ/実像と虚像―中学受験+塾なしの勉強法

1 光の進み方(光源・平行光線・拡散光線)

2 光の反射:どのように見えるか?どこまで見えるか?  どこは見えないか?

3 光の屈折(空気中・水とガラス/全反射/プリズム)

4 光ととつ(凸)レンズ/実像と虚像

 

この記事では凸(とつ)レンズを通った光についてまとめます。

 

「とつレンズ」「光軸」「しょう点距離」

とつ(凸)レンズ:(虫眼鏡のように)中央がふくらんだレンズ

光軸:とつレンズの中心をとおり、とつレンズに対して垂直な線

しょう点距離:とつレンズの中心からしょう点までの距離

ふくらみが大きいとつレンズほどしょう点距離が短い(屈折が大)です

しょう点はとつレンズの左右にあり、中心から同じ距離です

 

光軸に平行な光の進み方

中央の光は直進します

上下の光はレンズに入る時と出る時の2回屈折(図1)します

(正確には2回ですが、中心で1度だけの図(図2)もよくあります)

 

とつレンズによってできる像の作図

物体から光が出て凸レンズを通った後、1点に集まると

そこにができます。

作図の際には次の3つの光線のうち2つが描ければ大丈夫です。

1 光軸に平行な光はレンズで屈折し、しょう点を通る

2 レンズの中心を通る光は直進する

3 焦点を通る光は光軸に平行に進む

★像はさかさになります

★レンズを半分布などで隠すと、1と2、2と3で作図

可能ですが、光の量が減るので暗くなります。

 

実像と虚像

(右の図が「虚像」の見え方です)

実像(光が集まってできる像)と、集まらずに見える虚像はしょう点

との位置関係によります。実像も虚像もできないパターンもあります。

 

ろうそくの距離     像の大きさ   像の位置

1 焦点距離の2倍より外側/ 実物より小さい/ 焦点距離の2倍と焦点の間

2 焦点距離の2倍 /            実物大    / 焦点距離の2倍

3 焦点距離の2倍と焦点の間/実物より大きい/焦点距離の2倍より遠い

4 焦点の上     / 実物も虚像もできない

5 焦点の内側   /  実像より大きい虚像がレンズを通して見える

(虚像は実物と上下左右が同じ向きです)

★虫眼鏡で近くの物が大きく見えるのは虚像を見ているからです

(右の図が「虚像」の見え方です)

 

すりガラスの見え方

【目→スクリーン(すりガラス)→とつレンズ→文字】

ですりガラスを通して見た場合、

すりガラスに映った像は上下左右が逆になります。

上下左右が逆になるので「エ」です。

ただし、下記の図のように、見る方向が、上記と逆の場合、

上下は逆でも左右はそのままになります。

「すりガラスに反射した文字を見た場合」ですね。

答えは【ウ】です。

1 光の進み方(光源・平行光線・拡散光線)

2 光の反射:どのように見えるか?どこまで見えるか?  どこは見えないか?

3 光の屈折(空気中・水とガラス/全反射/プリズム)

4 光ととつ(凸)レンズ/実像と虚像