中1理科「実像と虚像」凸レンズとの位置関係や大きさ

中学1年理科。光の性質で登場する実像と虚像について学習します。

• レベル★★★☆
• 重要度★★★☆
• ポイント：作図によりできる実像と虚像を考える！

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授業用まとめプリント「実像と虚像」

実像と虚像

凸レンズは、光の屈折という性質を利用した道具です。軸に平行な光が集まる点「焦点」の外側に光源を置いた場合、実像（じつぞう）ができ、焦点の外側に光源を置いた場合、虚像（きょぞう）ができます。

実像を利用した身近な道具として、カメラや映写機、プロジェクターなどがあります。虚像を利用した道具には、虫メガネやルーペ、顕微鏡などがありあます。

解答（1）実像　（2）イ　（3）虚像　（4）ウ

焦点距離の2倍の位置

実像と虚像を説明するうえで、焦点距離の2倍の位置は非常に重要になります。凸レンズの中心から焦点までの距離を「焦点距離」といいますが、それを2倍にした位置を「焦点距離2倍の位置」といいます。

焦点距離2倍の位置に光源を置いた場合、レンズの反対側の、こちらも焦点距離の2倍の位置に、光源と同じ大きさの実像ができます。これが、凸レンズでできる実像を考える際の基準になるので、この関係をしっかりと覚えておきましょう。

焦点距離の2倍の位置より外側

光源を焦点距離の2倍の位置よりも外側に置いた場合、できる実像の場所と大きさは下の図のようになります。

焦点距離の2倍の位置よりも内側

光源を焦点距離の2倍の位置よりも内側に置いた場合、できる実像の場所と大きさは下の図のようになります。

焦点上に光源を置いた場合

焦点上に光源を置いた場合、作図をすればはっきりしますが、実像も虚像もできなくなります。これは、光源から出る光が、凸レンズを通過後、平行になってしまうからです。つまり、凸レンズ通過後に光が1つの点に集まらないことを意味しています。

光源の位置と虚像の大きさ

焦点の内側に光源を置いた場合は、虚像がレンズ越しに観察されるようになります。見える虚像の大きさは、光源を凸レンズに近づかた場合と遠ざけた場合でことなります。

凸レンズと実像の練習問題

下の図のように、光学台に電球をとりつけた厚紙（光源）と凸レンズ、スクリーンを準備し、光源から凸レンズまでの距離、スクリーンから凸レンズまでの距離を測定した。下の表はその結果を示したものである。これについて、後の各問いに答えよ。

ａ［cm］	15	20	30
ｂ［cm］	30	20	15

（1）この凸レンズの焦点距離は何cmか。
（2）ａの距離が15cmのとき、スクリーンに映る実像の大きさは、光源の大きさと比べてどうか。

解答（1）10cm　（2）大きい