とりあえず、基本の2光線によって、図上のように小さく見える虚像の位置 がわかります。 大事なのはここからw 光源をでた他の光も、この虚像(虚光源)から出ているように見えるはずなので、 実際の光路が図下のように推定できます。 レンズ方程式的には、今回も像の位置が逆でレンズの左側。 収れんする焦点も逆で左側にあることから、 基本の公式における b と f の部分の符号をマイナスにします。 ちゃんと作図とシンクロして符号が変わるので丸暗記にならないので、 基本作図をもとに、考えて導けるのがポイントです!!! ★凸レンズ、凹レンズの基本作図には 上記の3種類しかありません!! 2.レンズ方程式の正しい使い方 結局、作図には 上の3パターンしかありません。 そして その3パターンに対するレンズ方程式も決まってます。 どの作図の時に どの方程式ってわかればいいだけです。 ここで、 さきほどの 凹レンズによる虚像の作図を コピーして左右反転して、 さらに左側に仮想的な凸レンズを書き加えてみたのが ↓ の図です。 左の凸レンズによって、右側の小さい像に結像するはずが、凹レンズによって 引き伸ばされて、右方の大きい像に結像してるように見えますよね。 これが実は 凸凹組み合わせによる実像です。 なので凹レンズの虚像のときの レンズ方程式が成り立つはずですが、、、 ★役割が全然違います! 今回の図では、小さいのも大きいのも実像! もともとは 大きいのが物体で、小さいのが虚像でしたよね! ⇒ ☆つまり! レンズの公式（凸レンズ）. 大事なのは絵のパターンとその作図で成り立つ方程式 なんです! 役割はどうでもいい!!! 3.凸レンズ凹レンズ組み合わせ問題 全4パターン 3.1: 凸レンズの実像の手前に凹レンズが入り、実像が出来る場合 とりあえず、まず図を見ましょう^^ 図の特徴は、 凹レンズと、凸レンズによる実像、凹レンズの焦点 の位置関係です。 凹レンズ ⇒ 凸レンズの実像 ⇒ 凹レンズの焦点 の順に並んだ時に、 凹レンズの実像ができます。 作図の手順: ①まず凸レンズに関して、基本の2光線(黒線)によって実像の位置を決めます。 ②凸レンズを透過する多数の光線のうち、凹レンズの作図に適した 2光線(赤線)を選択します^^ 1個め:実像に向かう途中で、凹レンズの中心を通るもの ⇒そのまま直進 2個め:実像の背後の、凹レンズの焦点に向かうもの ⇒凹レンズ透過後、水平に進む これで、右側に凹レンズによる実像が生成することが分かります^^ 凹レンズで実像w 計算方法を考えます: ↑の作図を良く見ると… 赤い線で示した部分は、さかさまになった 凹レンズの虚像の作図と同じ図形で あることがわかります。なので、凹レンズの虚像の作図のときの a, b, f に相当する 長さを使ってレンズ方程式に入れればOK.
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①のステップで上の図が描けます。 ほとんどの人がこれで満足してしまいますが、重要なのはステップ②です!
ここまでいろいろな像のでき方を見てきましたが、 「物体を焦点のところに置いたらどうなるのか」 疑問に思いませんでしたか? そんな知的好奇心が旺盛な中学生のために、 物体を焦点に置いたとき の図を用意しましたのでご覧下さい。 図の通り、 凸レンズを通過した光は1点に集まりませんので、 実像はできません 。 また、 物体側に延長した光も交わりませんので、 虚像もできません 。 したがって、 物体を焦点に置くと、実像も虚像もできない ということになります ね。 ここまで解説してきた 「実像」と「虚像」についての問題 が載っている画像です。 ぜひチャレンジしてみて下さい! 上の問題の解答は、以下の画像に載っています! どうでしたか?すべて正解することができましたか? 凸レンズでできる像の問題 は、学校の定期テストだけではなく、高校入試にもよく出題されます。 間違ったところはしっかり復習し、よく理解しておいてください。 ※下のYouTubeにアップした動画でも「凸レンズでできる像」について詳しく解説しておりますので、ぜひご覧下さい! 【中1理科】凸レンズと実像・虚像 | Examee. ④凸レンズとできる像・まとめ 凸レンズとできる像について、まとめた表です。 像の大きさ 、 凸レンズと物体の距離 、 凸レンズとできる像の距離 、 像の向き の4つの項目についてまとめています ので、きちんと理解できているか確認しておいて下さいね。 凸レンズでできる像のまとめの問題 を掲載しています。 上の表の内容をきちんと覚えることができたか、ぜひ確認してみて下さい。 上の問題の解答は、以下の画像に載っています! どうでしたか?すべて正解できましたか? この表の空欄をすべて埋めることができれば、凸レンズでできる像の理解は完璧です。 すべて答えることができるまで、何回もくり返し練習して下さいね。 記事のまとめ 以上、 中1理科で学習する「凸レンズの作図と像 」 について、説明してまいりました。 いかがだったでしょうか? ◎今回の記事のポイントをまとめると… ① 凸レンズの基本の作図 (ⅰ)光軸に平行に進む光 →焦点を通る (ⅱ)凸レンズの中心を通る光 →直進する (ⅲ)先に焦点を通った光 →光軸に平行に進む ② 凸レンズと 実像 (ⅰ)物体と同じ大きさの実像 →物体を焦点距離の2倍の位置に置く (ⅱ)物体より小さい実像 →物体を焦点距離の2倍より遠くに置く (ⅲ)物体より大きい実像 →物体を焦点と焦点距離の2倍の間に置く ③ 凸レンズと 虚像 ・物体を凸レンズと焦点の間に置く →虚像ができる 今回も最後まで、たけのこ塾のブログ記事をご覧いただきまして、誠にありがとうございました。 これからも、中学生のみなさんに役立つ記事をアップしていきますので、何卒よろしくお願いします。 中1理科 物理の関連記事 ・ 「光の性質」光の反射が10分で理解できる!
焦点から外側・・・ 実像 ができる 焦点より内側・・・ 虚像 ができる 焦点上・・・ 像はできない (実像も虚像もできない) [像の大きさと位置について] 物体を右に動かすと像も右に動き、物体を左に動かすと像も左に動く。 ・ 物体と像は同じ向きに動く ・物体を 焦点に近づけると できる 像の大きさが大きくなる 。また、物体を 焦点から遠ざけると できる 像の大きさが小さくなる この2つは、できる像が虚像であっても言えることである。例えば、 虚像エリア で右の方に置いた物体を左(Fの方)へ近づけると、できる虚像は大きくなる。また、できる虚像の位置は左に動く。 ※ 物体を動かした際に像の大きさやできる位置がどのように変化するかを問う問題 は非常に出題されやすく理解も難しいが、 とりあえず上の2つのpoint! を覚えれば大丈夫 。 【例題】 ① 次の図において、物体を右に動かしたときに出来る像の位置は凸レンズから近づくか遠ざかるかを答えなさい。 ② ①のとき像の大きさはどうなるか。 【解き方】 ① 物体と像の動き方は同じ なので、物体を右に動かすと、できる像も右に動く。 答え. 凸レンズから遠ざかる。 ② 物体を右に動かすと焦点に近づき、焦点に近づけると 、できる像の大きさは大きくなる。 答え. 大きくなる。 という感じでpoint! をしっかり覚えておけば簡単に解くことができる。 ⇐1. 凸レンズ・凹レンズ-高校物理をあきらめる前に｜高校物理をあきらめる前に. 光 3. 音⇒ 単元一覧に戻る こちらの記事も読まれています
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