中1理科:凸レンズの基本

<ポイント>
・(軸に)平行な光を凸レンズに当てたときに光が集まる点を焦点という
レンズの中心から焦点までの距離を焦点距離という
・「レンズに対して、どのように光が進むのか」によって、レンズを通ったあとの光の進み方が決まっている
(1)焦点
凸レンズの中心を(凸レンズに対して)垂直に通る直線を「軸」といいます。
この軸に平行な光を凸レンズに当てたときに光が集まる点を焦点といいます。
また、焦点は「レンズの両側に1つずつ」あります。

軸に平行な光は、軸の上側からでも下側からでも凸レンズを通過すると、焦点に向かいます。

(2)焦点距離
レンズの中心から焦点までの距離を焦点距離といいます。

物体を焦点距離の内側に置くか、外側に置くかで像の出来方が変わります。
ただし、焦点上に物体を置いた場合は像はできません

(3)凸レンズを通った光の進み方
凸レンズ
図のような、①〜③の3つの光の進み方は覚えておきましょう。

① 軸に対して平行に入ってくる
凸レンズを通過した後、焦点へ向かって進む

レンズの中心に向かって入ってくる光
レンズの中心を通り、直進する

焦点を通って入ってくる光
凸レンズを通過した後、軸に平行に進む

これら3つの直線は1点で交わることになるので、
3つのうち2つを描くことができれば「交点を求める」ことができます。

<補足>
「凸レンズの上半分を黒い紙で覆った場合、像はできるのか?」という問題があります。
正解は「できる」です。

凸レンズの上半分を黒い紙で覆った場合、レンズの下半分は光が通過できます。
よく作図で3本の光の進み方を表しますが、実際はもっとたくさん(無数)の光が通過しています。
つまり、下半分を光が通過できるのであれば像はちゃんとできるということです。
ただし、通過できる光が減るので暗い像ができることになります。
凸レンズ(半分覆う)
こちらの図は、凸レンズの上半分を覆ったものになります。
この図では、①と②は通過できないことが分かります。
ただ、③の光や黄色・オレンジ色で示した光は通過して像の先端に届きます。

このように、よく作図に使う①〜③の光以外にも通過していく光があるので、実像ができると言えます。

<まとめ>
・(軸に)平行な光を凸レンズに当てたときに光が集まる点を焦点という
レンズの中心から焦点までの距離を焦点距離という
・「レンズに対して、どのように光が進むのか」によって、レンズを通ったあとの光の進み方が決まっている

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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