光の屈折「ケプラー式望遠鏡」屈折望遠鏡と顕微鏡のしくみ

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光の屈折、凸レンズに関する発展内容を学習します。今回は凸レンズを2枚組み合わせてできるケプラー式望遠鏡と、顕微鏡のしくみを勉強します。

望遠鏡

遠くの物体を拡大してみることができる望遠鏡は、凸レンズや凹レンズ、反射鏡などを組み合わせてできています。凸レンズや凹レンズなどレンズだけを使った望遠鏡を屈折望遠鏡、反射鏡とレンズの両方を用いたものを反射望遠鏡といいます。

屈折望遠鏡には、対物レンズと接眼レンズともに凸レンズのケプラー式望遠鏡と、対物レンズは凸レンズ、接眼レンズが凹レンズのガリレイ式望遠鏡があります。天体望遠鏡などの遠くの物体を観察する場合は、像が上下左右逆(倒立)に見えるケプラー式、地上の物体を観察する場合は、像がそのままの向き(正立)に見えるガリレイ式が用いられます。

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望遠鏡のしくみ

次のしくみにより、遠くにある物体を大きく拡大して観察することができます。

  1. 対物レンズによって遠くの物体の実像をつくる。
  2. その実像を接眼レンズの焦点距離の内側で観察することで、拡大された虚像が見える。

望遠鏡だけではく、微生物を観察するときに使用する顕微鏡なども同じ仕組みでできています。詳しくは次のケプラー式望遠鏡のしくみで学習します。
参考中1理科「顕微鏡の使い方」操作手順や双眼実体顕微鏡まで

ケプラー式望遠鏡のしくみ

ケプラー式望遠鏡は、対物レンズと接眼レンズがともに凸レンズの望遠鏡で、しくみが簡単なので高校入試などでも出題されることがあります。

ケプラー式望遠鏡

  1. 対物レンズによって、遠くにある物体ABの実像A´B´接眼レンズの焦点距離内にできる。
  2. 接眼レンズを通して実像A´B´を観察すると大きな虚像A”B”が見える。

実像と虚像を上手く利用して遠くの物体を拡大してみているわけです。顕微鏡のつくりもこの仕組みと同じになります。
参考中1理科「実像と虚像」押さえるべき基本事項
参考中1理科「焦点距離の求め方3パターン」ポイントは焦点距離の2倍の位置

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