中1理科「凸レンズの焦点距離の求め方・作図の仕方」

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中1理科「焦点距離の求め方・作図の仕方」についてです

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。

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凸レンズと像

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。

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

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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