作図のきまりとして、 光源(うつすもの)は簡単にするために 矢印 で表します。 実際は光源から無数の光が出ていて、その一部が凸レンズに当たって、集められていますが、作図の時は、光源の一番上の点からでる次の3本の光のみを書きます。 光を書く時は必ず 光の進行方向に矢印を書きましょう 。 ①光源から光軸に平行に直進して凸レンズの中心で、焦点に向かって屈折する光 ②光源から凸レンズの中央に向かって直進し、屈折せずにそのまま直進し続ける光 ③光源から手前の焦点に向かって直進し、凸レンズの中心で屈折して、光軸に平行に進む光 (③は書かないこともある) この 3つの光が交わる点が像の頂点 になるので、像の矢印の先端を交点に合わせて書きます。 この 矢印の位置にスクリーンを置くと像がみえ 、この像を 実像 といいます。 実像の矢印の長さが大きいほど、大きな実像になります 。つまり作図をするとできる実像の大きさと凸レンズとの距離を知ることができます。 ちなみに、凸レンズは空気とガラスの境界で屈折するので、実際は2回屈折してしますが、 作図を簡略化するためにレンズの中心で1回屈折しているように作図 するように書きます。 物体ー凸レンズ間距離と像の大きさと距離の関係 一眼レフのような大きなカメラで写真を撮る時、レンズの部分が飛び出たり、戻ったりするのを見たことがありますか? レンズが動くことによって、ズームができるからです 。作図によってカメラレンズの動きを考えてみましょう! 焦点距離が20㎝の凸レンズを使って、光源を置く位置を焦点距離の3倍、2倍、1, 5倍、1倍に変えて、その時にできる像を調べましょう。 作図をして、できた像の大きさと凸レンズとの距離に注意してみてみましょう。 作図の結果を表に表すとこのようになります。(焦点距離10㎝) 光源ー凸レンズの距離 実像の大きさ 凸レンズー実像の距離 30㎝(3倍) 光源より小さい 15㎝ 20㎝ (2倍) 光源と同じ 20㎝ 15㎝ (1.
中1理科で学習する 「光の性質 」。 前々回の 「 光の反射 」 、前回の 「 光の屈折 」 に続いて、今回は 「凸レンズの作図と像」 について解説します。 凸レンズは虫めがねなどに使われる、身近な物でもあります。 作図や凸レンズでできる像の問題に苦手意識を持っている中学生は、この記事を読んで理解しましょう! ◎お教えする内容は、以下の通りです。 ① 凸レンズ・基本の作図 ② 凸レンズと実像 ③ 凸レンズと虚像 ④ 凸レンズとできる像・まとめ この記事は、たけのこ塾が中学生に向けて、TwitterやInstagramに投稿した内容をもとに作成しています。 ぜひ、あなたの勉強にご活用下さい。 凸レンズ・基本の作図 「 凸レンズ 」 とは、 中央がふくらんでいるレンズ で 光を1点に集めるはたらき をします。 凸レンズの作図に関する基本的な語句を解説しますので、下の図をご覧下さい。 図の中に、 凸レンズの中心を通り 、 凸レンズに垂直な直線 が引かれています よね。 この線を「 光軸 」といいます ので、よく覚えておいてください。 次に、この 光軸に平行な光が凸レンズを通ると、どう進むのか 見ていきましょう。 下の図をご覧下さい。 光軸に平行な光 は、 凸レンズで屈折して1点に集まって います よね。 この点のことを「 焦点 」 といいます。 また、 「 焦点」と凸レンズの中心との間の距離 を「 焦点距離 」 といいます。 焦点と焦点距離、セットで覚えて おきましょう! 凸レンズに関する基本的な語句 について説明しましたので、いよいよ 「 凸レンズの基本の作図 」について解説 していきたいと思います。 下の図のように、 凸レンズを通る光の進み方は 3パターン あり ます。 ① 光軸に平行 に進む ② 凸レンズの中心 を通る ③ 先に焦点 を通る ①~③の光が凸レンズを通過した後、どのように進むのかを下の図に示します。 ① 光軸に平行 に進む光 → 焦点 を通る 光軸に平行に進む光は、凸レンズで屈折して焦点を通ります。 ② 凸レンズの中心 を通る光 → そのまま真っすぐ 進む 凸レンズの中心を通る光は、そのまま直進します。 ③ 先に焦点 を通る光 → 光軸に平行 に進む 先に焦点を通った光は、凸レンズで屈折して光軸に対し平行に進みます。 「凸レンズの作図」については上で説明したように、 3パターンの光の進み方 をしっかり覚えておくことが大切です。 実際に手を動かして、作図の練習をして おきましょう。 下に 凸レンズの基本の作図についての問題 を掲載しています。 ぜひチャレンジしてみて下さいね!
・ 「光の性質」光の屈折の問題が解ける! ・ 「光の性質」凸レンズの作図と像がわかる!
パターン③「焦点を通過すると真横に。」 了 解☆ これらが 「凸レンズに当たった光の進み方の決まり」 の3パターンだよ。 最後にもう一度まとめておくね。 ①凸レンズに真横から当たった光は、焦点を通るように進む。 ②凸レンズの中心を通る光は直進する。 ③焦点を通過して凸レンズに当たった光は、真横に進む。 繰り返しになるけど、①、②は作図で使う最重要な線だよ。 必ず覚えてね! では作図の問題に進もう☆ 4. 凸レンズによってできる像 最後に 「凸レンズによってできる像」 の説明だよ。 テストでも最もよく出るところ だね。 実験の様子も動画にしたよ。 少し見にくいけど、3つだけ動画で理解してね! ①ろうそくに火をつけると、レンズの逆側に上下左右逆向きの像ができる。 ②ろうそくがレンズから遠いときは小さい像ができる。 ③ろうそくをレンズに近づけると大きい像ができる。 (動画は40秒くらいだよ。) 実験の様子が何となくわかったかな? まあ、何となく。笑 何となくでいいよ。笑 さて、この実験がテストに出るときには、 作図の問題がとても多い んだ。 今移っていた、 逆さまの像を作図する んだね。 ここでは 作図の仕方をしっかりと覚えよう。 苦手な人もいるかもしれないけど 難しくないよ! ①物体が焦点距離の2倍より遠いときの作図 まずは「 焦点距離の2倍(緑の点) 」より遠い位置にあるときに 物体 があるときの作図だよ。 物体 はここでは ↑ で説明するけど、テストでは ろうそくや、アルファベットなど様々な形の物体が出題される よ。 物体の形はどんな形でも、作図の仕方は同じ だから心配しないでね。 では作図の仕方を説明するね。 作図は下の①~③をするだけで完成 だよ。 ① 「 真横から来た光は焦点へ 」の線を引く。 ②「 中心を通る光はまっすぐ。 」の線を引く。 ③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。 この①~③をするだけで作図はOK なんだ。 うーん。やってみないと分からない…。 そうだね。ではさっそくやってみよう! 焦点距離の2倍より遠いときの作図 まずは① 「 真横から来た光は焦点へ 」の線を引く。 だね。 この線は物体の先から引こう ! 中1理科「光の性質」凸レンズの作図と像がわかる！ | たけのこ塾 勉強が苦手な中学生のやる気をのばす！. こうなるね。 そう。簡単でしょ。 では次に②にいくね。 ②「 中心を通る光はまっすぐ。 」の線を引く。 だね。 この線も物体の先から引いてね!
このページを読むと 凸レンズについて 凸レンズの用語 虚像と実像の作図 を学べるよ! 中学の学習 にとても役立つよ! 実験の解説動画は下から! 1. 凸レンズで出来ること では凸レンズ(とつレンズ)の勉強を始めていこう! 先生!凸レンズって何ですか? 凸レンズっていうのは、真ん中がふくらんだレンズ(ガラス)のこと だよ。 虫眼鏡に使われているのが凸レンズ だね。 (普通の眼鏡は違うよ。) 凸レンズを使うと次の3つのことが出来るんだよ。 凸レンズで出来ること ①近くのものが大きく見える。 (後で学習するけど虚像というよ。) ②遠くのものが逆さまに見える。 ③光をレンズの反対側に映すことができる。 (後で学習するけど実像というよ。) (↑見にくくてごめん。天井の丸い蛍光灯が映ってるんだ。) へー。凸レンズ(虫眼鏡)っていろいろ出来るんだね。 ほんとだね☆ 2. 凸レンズの用語 次に 凸レンズの勉強に必要な用語の確認 をするよ。 どれも大切な言葉だから覚えてね。 まず、凸レンズに真横から光を当てると、光が集まる点があるんだ。 この光が集まる点を 焦点 (しょうてん)という よ。 そして、 凸レンズから焦点までの距離を 焦点距離 という んだ。 大切な用語 だからしっかりと覚えてね。 もちろん反対側から光を当てると、逆側の焦点に光が集まるよ。 「 焦点 」と「 焦点距離 」だね。覚えたよ☆ OK。素晴らしい。動画ものせておくね。 (5秒くらい) 3. 凸レンズに当たった光の進み方 次に 「凸レンズに当たった光の進み方の決まり」を説明する よ。 全部で3パターンあるからしっかりと覚えてね。 特に①と②は作図に使う最高に大切なもの だよ。 凸レンズに当たった光の進み方① 凸レンズに真横から当たった光は、焦点を通るように進む。 上の2つの図を見てごらん。 凸レンズに真横から当たった光(難しく言うと「光軸に平行な光」)は焦点を通るように曲がっているね。 「 真横から来た光は焦点へ 」 これが1つめのパターン だよ。 下にもう2つ例をのせておくね。 パターン①「真横から焦点。」 だね! 了 解☆ 凸レンズに当たった光の進み方② 凸レンズの中心を通る光は直進する。 パターン2つ目は「凸レンズの中心を通る光」だよ。 中心を通る場合は光は曲がらずに直進するんだ。 「 中心を通る光はまっすぐ。 」 これが2つめのパターン だよ。 下にもう2つ例をのせておくね。 パターン②「中心はまっすぐ。」 了 解☆ 凸レンズに当たった光の進み方③ 焦点を通過して凸レンズに当たった光は、真横に進む。 パターン3つ目は「焦点を通過して凸レンズに当たった光」だよ。 この光は真横(光軸に平行)に進むようになるんだ。 「 焦点を通過した光は真横に 」 これが3つめのパターン だよ。 ただ、このパターン③は 作図には必要ない から、そこまで重要ではないよ。 光の進み方も、「パターン①の反対」だしね。 だけど教科書や参考書には載っているので、覚えておこう!
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