【質問】理科(中学):焦点距離と物体と凸レンズの距離が分かっているときの、スクリーンから凸レンズまでの距離の求め方を教えてください

〔質問〕
焦点距離と物体と凸レンズの距離が分かっているときの、スクリーンから凸レンズまでの距離の求め方を教えてください
〔回答〕
高校の物理で習う公式ですが、ぜひ覚えてもらいたい公式があります。
物体と凸レンズの距離を a、凸レンズと像(スクリーン)までの距離を b、焦点距離を f とすると、
(1/a)+(1/b)=(1/f) という式が成り立ちます(理由は下記を参照)
 
この式に分かっている値を代入することで、凸レンズと像(スクリーン)までの距離を求めることができます。
 
 
〔公式の説明・証明〕
図は物体の実像ができる様子を表しています。
APは軸に平行で、A’O=a, B’O=b, FO=f とします。
2組の三角形の相似の関係を使って、証明することができます。
 
△BB’O∽△AA’O(「黄+緑」と「赤」)なので、
BB’:AA’=B’O:A’O=b:a となり、
BB’/AA’=b/a …①
また、△BB’F∽△POF(「緑」と「青」)なので、
BB’:PO=BB’:AA’=B’F:OF=(b-f):f となり、
BB’/AA’=(b-f)/f …②
①, ② より
b/a=(b-f)/f となり、両辺をbで割ると、
1/a=(1/f)-(1/b) となり、移項すると、(1/a)+(1/b)=1/f となります。

 

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