中1理科「凸レンズの作図」実像と虚像の書き方

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中学1年理科。光の性質で登場する凸レンズについて学習します。

  • レベル★★☆☆
  • 重要度★★★★
  • ポイント:基本の3つの光の進み方!

授業用まとめプリントは下記リンクからダウンロード!
授業用まとめプリント「凸レンズの作図」

凸レンズ

凸レンズとは、中心部分がふくらんだレンズで、虫眼鏡やルーペ、顕微鏡などに利用されています。まず覚えておきたいのが、凸レンズは光の屈折を利用した道具であるということです。

空気とレンズの境界面で光を屈折させ像をつくることで、さまざまな道具に活用されています。

凸レンズには焦点というものがあります。焦点(しょうてん)とは、凸レンズを通った光が集まる点です。太陽の光を凸レンズで集めて、紙を燃やしたことはありませんか?あの、光が1つの点に集まり、高温になる部分が焦点です。

焦点には、凸レンズの軸に平行にやってきた光が集まります言い方を変えると、凸レンズの中心線に垂直に入った光が集まる点です。レンズが光を屈折させ、一つの点に光を集めるので高温になるのですね。

また、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。凸レンズの左右に一つずつ存在します。焦点距離は、厚いレンズの場合短くなり、うすいレンズの場合長くなります。

凸レンズ

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凸レンズの作図

凸レンズでは作図問題が出題されます。また、作図問題ではなくとも、光の進み方を自分で書けるようになれば、どんな問題も簡単に解けてしまいます。なので、作図方法はしっかりと覚えてください。次の3つの作図ができるようになりましょう。

  1. 凸レンズの中心を通る光→直進する
  2. 凸レンズの軸に平行な光→焦点を通る
  3. 凸レンズの焦点を通ってきた光→軸に平行になる

凸レンズの作図

詳しくは動画で解説しています。授業用まとめプリントに書き込みながら作図方法をマスターしましょう。

実像の作図

実像とは、凸レンズを通過した光が再び集まりできる像です。ロウソクなどの光源から出た光は、あらゆる方向に広がりながら伝わっていきます。しかし、凸レンズを通過した光は再び、一つの点に集まります。光が集まるとそこに光源と同じ形の像ができるのです。

実像は、凸レンズで屈折した光が集まるので、光源と比べて上下左右が逆になっています。また、実際に光が集まってできている像なのでスクリーンやついたてに映すことができます。

実像の作図

光源と凸レンズの位置関係で、実像の大きさが変わってきますが、これは次の動画で解説します。

虚像の作図

虚像とは、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。虫眼鏡などで、文字やいろいろなものを拡大して観察したことはありますよね?あの拡大されて見えるものが虚像です。

虚像は実際に光が集まってできる像ではなく、そこから光が出ているように見える像なので、実際にスクリーンやついたてに映すことができません。また、光源と比べた向きは同じです。なぜそうなるのかは作図を行えばわかります。プリントに書き込んで学習しましょう。

虚像の作図

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