中1物理【凸レンズの実像の位置】

スポンサーリンク

1.焦点距離の2倍の位置

物体を焦点距離の2倍の位置に置いたとき、実像はどのようにできるか。
このケースがとても出題されやすいです。
ちょうど物体を焦点距離の2倍の位置に置いたときに作図してみましょう。
作図方法は→【凸レンズの作図】←を参考に。

もちろん実像ができます。
この「実像のできる位置」「実像の大きさ」が重要です。

「実像のできる位置」は「物体とは反対側の焦点距離の2倍の位置」です。
(a=bになっていて、aまたはbは焦点距離の2倍の値)

「実像の大きさ」=「物体と同じ大きさ」になっている。

この事実がすごく重要です!

・・・たとえば


Q.ある物体を凸レンズのそばに置いて、できる実像の位置をスクリーンを用いて調べた。
ある位置に物体を置いたとき、「物体と凸レンズの距離a」と「凸レンズと実像がはっきり映ったスクリーンの距離b」が同じになった。
⇒これはまさに焦点距離の2倍の位置に物体を置いているんです。


Q.ある物体を凸レンズのそばに置いて、できる実像の位置をスクリーンを用いて調べた。ある位置に物体を置いたとき、「物体の大きさ」と「スクリーンに映った実像の大きさ」が同じになった。
⇒これも焦点距離の2倍の位置に物体を置いているんです。


これを利用すれば、焦点距離は簡単に求められます。
「物体と凸レンズの距離」=「焦点距離の2倍」になっているのでaやbの値を2分の1倍すればいいのです。
これはとても重要です。

例題1

次のような装置で凸レンズがつくる実像について調べた。

a=40cmとなるように物体を置いたとき、スクリーンを動かして実像の位置を調べたところ、b=40cmとなるところに実像ができた。
この凸レンズの焦点距離は何cmか。


(答)
物体からレンズまでの距離=レンズから実像までの距離=40cm
となっています。
つまり40cm=焦点距離の2倍となっているはずです。

よって焦点距離は20cmです。

6.物体の位置と実像の位置

焦点距離の2倍の位置より左に物体をおきます。
すると実像は↓の図の位置に作図されます。

ここから右へ物体を動かしましょう。
実像は以下のようになります。

まとめると

・左へ物体を動かすと(レンズから物体を遠ざける)
実像はレンズに近づき、小さくなる

・右へ物体を動かすと(レンズへ物体を近づける)
実像はレンズから遠ざかり、大きくなる

これもよく出題されるので合わせて覚えておきましょう。
(できれば作図でイメージできるように)

例題2

次のような装置で凸レンズがつくる実像について調べた。

a=24cmとなるように物体を置いたとき、実像がはっきり映るスクリーンの位置を調べた。
このときできた実像の大きさと物体の大きさは等しくなった。
(1)この凸レンズの焦点距離は何cmか。
(2)a=30cmとなるように物体を置いた。このときできる実像の大きさは物体よりも大きいか、それとも小さいか。
(3)a=18cmとなるように物体を置いた。このときできる実像の位置は(2)と比べて、凸レンズに近いか、それとも遠いか。


(答)
(1)
“できた実像の大きさと物体の大きさは等しくなった”ということは
焦点距離の2倍の位置に物体を置いたからです。
つまり24cm=焦点距離の2倍となっているはずです。
よって焦点距離は12cmです。

(2)
a=30cmというのは、はじめのときより物体をレンズから遠ざけたわけです。
つまり↓の図のような状況です。

よって実像の大きさは物体の大きさより小さくなります

(3)
a=18cmというのは、(2)のときより物体をレンズから近づけたわけです。
つまり↓の図のような状況です。

よって実像の位置は(2)より凸レンズから遠ざかります

■このページのポイント

・焦点距離の2倍の位置に関する問いは特に出題されやすい。必ず覚えておこう。
・物体を動かすと実像がどのように動くのが図によってイメージできるようになろう。

スポンサーリンク



トップへ戻る