レンズと像
とつレンズがつくる像を作図で求めるときの、作図の方法について整理しよう。
１．実像
右の図のように物体が焦点よりも外側にあるとき、レンズの反対側に実像ができる。物体の先端から出た光がレンズを通り、再び集まるところにスクリーンをおくと、物体の先端がスクリーンに映って見える。実際に像が映るのが実像の特徴だったね。その場所を求めるためには、とつレンズを通る光の進み方を考えればよい。
とつレンズを通る光で考えるのは、次の３つの光である。
- 光軸に平行にレンズに入った光は、反対側の焦点を通る。
- レンズの中心を通る光は、直進する。
- 焦点を通ってからレンズに入った光は、光軸に平行に進む。
この３つの光を作図すると、右の図のようになる。
上の３つの光が、上から順にかいてある。ここでポイントをまとめておこう。
- 光が実際に通っているところを線で表すので、実線でかく。右の図の赤い線です。
- 光が進む向きを矢印で表すこと。
- 実像は物体と同じ形を実線でかくこと。大きさは変わることはあっても、形は変わらない。この図は矢印を使っているけど、ろうそくの形になったり、文字になったり、色々なパターンが考えられるから気をつけよう。
- 実像は必ず倒立する。
２．虚像
次に虚像ができる場合を考えよう。
右の図のように物体が焦点よりも内側にあるとき、物体のある側に虚像が見える。虚像は見える像であって、スクリーンには映らないのが特徴だったね。とつレンズを通る光の進み方を考えるのは、実像の時と同じです。ただし焦点の内側に物体があるので、実像の時に考えた光の進み方のうち３の光を作図することはできない。当然ですね。
１と２の光を作図すると、右の図のようになる。
ここでポイントをまとめておこう。
- 光が実際に通っているところは実線でかく。右の図の赤い実線です。光が進む向きを矢印で表すこと。
- 光が実際には通っていないが、通っているように見えるところは破線（点線）でかく。実際に光が通っている部分との区別をしっかりすること。
- 虚像は物体と同じ形を破線でかくこと。実際に像ができるのではなく、像が見えるだけなので、破線でかいて実像と区別している。
- 虚像は必ず正立する。
作図の時にはこのようなことに注意しよう。