中1理科「実像と虚像」押さえるべき基本事項

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今回は、光の性質で登場する凸レンズ、凸レンズでできる像「実像」「虚像」について学習します。前の回で学習した、凸レンズの作図ができれば、ここもすんなりマスターできると思います。

凸レンズでできる像

光の屈折を利用した道具「凸レンズ」では、2つの像が観察できます。

  • 実像(じつぞう)
  • 虚像(きょぞう)

実像は、実際に凸レンズを通過して集まった光がつくる像で、スクリーンに映すことができる像です。凸レンズで光学屈折しひっくり返って像ができるので、倒立実像ともいったりします。

虚像は、凸レンズ越しに見える、そこにあるかのように見える像です。実際にそこから光が出ているわけではないので、スクリーンに映すことはできません。実際の光源よりも大きく見え、向きも光源と同じ向きに見えるので、正立虚像ともいわれます。

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実像

光源と凸レンズの距離関係で、実像の大きさがどのように変化するのかを考えるとき、基本となるのが焦点距離の2倍の位置です。ここに光源を置いた場合、凸レンズと光源の距離と、凸レンズと実像との距離の大きさが等しくなります。また、できる実像の大きさも光源と同じになります。

焦点距離2倍の位置

焦点距離2倍の位置と実像の大きさ

焦点距離の2倍の位置よりも、光源を外側に置いた場合には、焦点距離の2倍の位置よりも内側に(凸レンズに近い位置)に実像ができます。このときできる実像の大きさは、光源の大きさよりも小さくなります。下の図を参考にしてください。

焦点距離2倍の位置よりも外側

次は、焦点距離の2倍の位置よりも内側に光源を置いた場合です。このとき実像は、焦点距離の2倍の位置よりも外側に実像ができます。できる実像の大きさは、実際の光源の大きさよりも大きくなります。

焦点距離2倍の位置より内側

焦点上に光源を置いた場合はどうなるのでしょうか。焦点上に光源を置いた場合は、凸レンズの中心を通る光も、軸に平行に進み凸レンズで屈折し焦点を通った光も、平行になります。光が集まらないので実像はできなくなります。また、光が進んできた方向と逆方向に延長しても平行な光なので、虚像もできません。

焦点上に光源

虚像

最後に、虚像の大きさについて考えます。焦点距離よりも内側(凸レンズに近い位置)に光源を置いた場合は虚像ができますが、光源をさらに凸レンズに近づけた場合、虚像の大きさはどうなるのでしょうか。下の作図を見れば、光源を凸レンズに近づければ近づけるほど、できる虚像の大きさは小さくなります。遠ざければ、虚像の大きさは大きくなります。

虚像の大きさ

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コメント

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