凸レンズにできる実像を作図する問題が解けるようになりたい！
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。コーヒー、ドリップしたね。
中1理科の光の世界の単元で一番の山場。
それは、凸レンズの作図問題だよね。
作図問題と聞くと難しそうに聞こえるけど、これまで勉強してきた2つの基本である、
を押さえておけば解けるはずなんだ。
今日は、その凸レンズの作図問題の中でも、
実像
を作図する問題を一緒に解いていこう。
- 実像とは？
- 実像がうつる条件
- 凸レンズの実像の作図問題
- 実像について知っておきたい3つのこと
凸レンズの実像とは何もの？？
レンズに映って見えるものや、レンズを通してスクリーンに映しだせるものを「像（ぞう）」と呼んでたね？
この像の中でも「実像」は、
物体から飛び出た光が凸レンズの逆側で1点に集まってできる像のこと
を言うんだ。
しかも、上下左右が逆向きの像。
たとえば、りんごの実像を映し出してみたとすると、こんな感じでへたが下向きになって映し出されるはず。
これが実像。
凸レンズに実像がうつる条件は？？
でもでも、凸レンズに24時間365日どこでも実像がうつるわけじゃない。
じつは、
凸レンズの焦点よりも外側にうつす物体を置いた時だけ
なんだ。
焦点の上に置いたり、
焦点よりレンズに近い位置に物体を置いても、実像はできないってわけさ。
凸レンズによってできる実像を作図する問題の解き方
それじゃあ凸レンズにできる実像を作図する問題を解いていこう。
凸レンズの焦点の外側に、こんな感じで矢印の物体が置かれている時、この凸レンズによってできる実像を作図しなさい
このタイプの作図問題は次の3つのステップを踏めば大丈夫。
Step1. レンズの中心を通る光をかく
凸レンズの中心を通る光を書いてみよう。
物体の頭から出た光のうち、凸レンズの中心を通る光だけかくんだ。
凸レンズの光の進み方で勉強したように、凸レンズの中心を通る光はそのまままっすぐ進むんだったね？？
まっすぐな光の道筋の線を引ければオッケー。
Step2. 凸レンズの軸に平行な光をかく
続いて、凸レンズの軸に平行な光をかいてみよう。
このタイプの光は、
凸レンズにあたると焦点を通過するんだったね？
Step3. 焦点を通って凸レンズを通過する光
最後に、凸レンズの焦点を通った光の道筋をかこう。
凸レンズを通過した後に、レンズの軸に平行しなきゃいけないから作図が難しい。
Step2までに引いた2つの光の道筋の交点を目指すとかきやすくなるよ。
Step4. 光の道筋の交点に物体が光を出した地点をかく
ここまで3つの光を作図してきたけど、たぶん、うまく作図できると3つが一点で交わってるんじゃないかな。
そのとき、交わっている交点には、光がスタートした地点のパーツを書いてあげよう。
今回は、矢印の物体の頭から光を発射したから、矢印の頭のてっぺんがこの光の道筋の交点にくるはず。
そしたら、そのほかのパーツの残りも描いてあげよう。実像だから上下左右逆さまになってるね。
凸レンズの実像のついて知っておきたい2つのこと
あとは凸レンズの実像について知っておくと便利なことを2つばかり紹介するよ。
その1. 「焦点距離が2倍になる地点に物体を置くと、物体と実像が同じ大きさになる」
焦点距離のちょうど2倍の地点に物体をセッティングしてやると、凸レンズでできる実像は、本物の物体の大きさと同じになるよ。
あくまでも大きさだけだから、向きは左右上下逆になってるのは変わらないけどね。
その2. 「焦点距離が遠ざけるほど実像が小さくなる」
もし、物体の位置を焦点距離からもっと遠ざかるようにセッティングすると、
実像がもっと小さくなるんだ。
逆に、焦点の位置に物体を近づけると実像は大きくなるけどね。
ただ、焦点の位置ぴったりに物体をセッティングすると、何も見えなくなることに注意してね。
凸レンズの作図問題は光の進み方と基本ルールを押さえておけば大丈夫！
以上が、凸レンズにできる実像を作図する問題の解き方だよ。
- 実像とは何か？
- 実像の性質
- 凸レンズの光の進み方
さえ押さえて、落ち着いてテストに臨めば解けるはず。
実像の作図問題をマスターしたら次は虚像の作図にチャレンジしてみよう！
そんじゃねー
Ken
Qikeruで執筆しています。
「教科書、もうちょっとおもしろくならないかな？」
そんな想いで始めました。
虚像とはなにですか
>虚像とはなにですか
スクリーンには映らない像のことで、物体が置いてある方向へレンズを覗き込むと、物体が大きくなって見える像のことだ。
詳しくは「虚像の作図方法」を読んでみてね
質問です
おおいをつけた時の作図方を教えて下さい
Step1からStep3までの、3本の光の線があることは理解できました。
ただ、テストの解答では、Step1とStep2の2本の線だけで、Step3の「物体→焦点→レンズ→像」の線が書かれていませんでした。
どのような理由でしょうか？
めんどいからじゃないかな
実像を書くときの作図って、線は２本だけではダメなのですか？今回で言えば、ステップ3も書かなくてはなりませんか？
いや、2本でいいと思う笑