中1理科「凸レンズの作図」実像と虚像の書き方

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。

解答（1）光の屈折　（2）焦点　（3）焦点距離　（4）短くなる

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

実像の作図、焦点の作図につながりますので、ここはしっかりと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。

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、これは次の授業で解説します。

実像の作図
下の図に、光の進む道筋を作図し、できる実像までかきこみなさい。

解答

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
下の図に、光の道筋を作図し、できる虚像までかきこみなさい。

解答

演習問題 中学理科演習問題「凸レンズでの物体の見え方」