中1理科「凸レンズの焦点距離の求め方と作図の仕方」

中1理科「焦点距離の求め方・作図の仕方」についてです

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焦点距離と像

物体(光源)と凸レンズとの距離をいろいろと変えた場合, 凸レンズによってできる像はどのようになるかがポイント。

凸レンズと像

実像と虚像(中学理科)
焦点は、平行な光を凸レンズにあてると、すべてある一点に集まる点のことで、凸レンズの中心からそこまでの距離を焦点距離という。凸レンズを通して、スクリーンに映る像を実像といい、上下左右が逆になる。

物体の位置できる像向き大きさできる像の位置
焦点距離の2倍より離れている実像倒立実物より小さい焦点と焦点距離の2倍の間
焦点距離の2倍実像倒立実物と同じ焦点距離の2倍
焦点距離の2倍と焦点距離の間実像倒立実物より大きい焦点距離の2倍より離れた位置
焦点距離上像はできない
焦点距離より近い虚像正立実物より大きい

結果

  1. 物体が焦点上にあるときは、像はできない。
  2. できる像の大きさは、焦点距離の2倍の位置がポイントである。
  3. 物体が焦点距離の2倍の位置のとき、物体の大きさ=できる像の大きさ

ポイント

  1. 物体が焦点の外側にあるときは倒立の実像ができる。
  2. 倒立の実像は、物体が焦点に近づくほど大きくなる。
  3. 物体が焦点上にあるときは像ができず、はっきりとしたものは見えない。
  4. 物体が焦点の内側にあると、物体より大きな正立の像を見ることができる。
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焦点距離の作図

光作図

  1. レンズの中心を通過する光→直進させる
  2. 軸に平行な光→レンズの中心線で屈折させスクリーン上で1の光と交わらせる
  3. 2の光が軸を通ったところに焦点を作図
  4. 凸レンズの中心から焦点までの距離を測る
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焦点距離を求める公式

焦点距離作図

  • fは焦点距離
  • aは凸レンズの中心から光源までの距離
  • bは凸レンズの中心からスクリーンまでの距離

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