中1理科「凸レンズの作図」実像や虚像の作図問題

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中学1年理科。光の性質で凸レンズに関する問題はみんなが苦手とする単元でもあります。今日は基本の作図をマスターし、応用問題まで解けるように基礎力をつけましょう。

凸レンズに関する用語

凸レンズとは、中心が膨らんだレンズで、虫眼鏡や顕微鏡などに利用されているレンズです。まずは下の図で用語を覚えましょう。

凸レンズ

  • 焦点
    軸に平行な光が集まる点。小さいころ虫眼鏡で太陽の光を集めて、黒い紙を燃やした経験はありませんか?あの光が集まる点が焦点になります。焦点は凸レンズの左右に1つずつ存在します。
  • 焦点距離
    凸レンズの中心から、焦点までの距離を焦点距離といいます。凸レンズが厚いほど、焦点距離が短くなり、凸レンズが薄いほど焦点距離は長くなります。
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凸レンズでの光の屈折

凸レンズは光の屈折を利用したものです。凸レンズを通過した光がどのように進むのか、基本の作図をマスターしましょう。

凸レンズ作図

  1. レンズの中心を通過する光→直進する
  2. 軸に平行な光→レンズの中心線で屈折し焦点を通る
  3. 焦点を通過してきた光→軸に平行に進む

この3つの作図ができれば、この後の実像の作図や、虚像の作図もできるようになります。まずはこの3つをしっかりマスターしてください。

実像の作図

実像とは、凸レンズを通過した光が屈折し、光が集まってできる上下左右が逆の像です。実際に光が集まってできる像ですので、スクリーンやついたてなどに映すことができる像になります。次の手順で作図します。

  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し焦点を通らせる
  3. 光が交わったところに上下左右逆の実像を作図

実像の作図

虚像の作図

虚像とは、凸レンズ越しに見える、光源と上下左右が同じ向きのそこにあるかのように見える像です。実際に光がそこから出ているのではないのでスクリーンに映すことはできません。虫眼鏡で拡大されて見える像は虚像になります。虚像は次の手順で作図します。

  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し焦点を通らせる
  3. 1と2の光を逆方向に延長させる
  4. 3が交わったところに虚像を作図

虚像の作図

まずはここまでの作図をしっかりとマスターしましょう。そうすれば、下記の「凸レンズに関する問題」もスムーズに解けるようになってきます。

参考凸レンズの実像と虚像の問題!点数が上がる高校入試理科最強問題

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