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焦点距離よりも近いところに物体を置いた。さらに物体をレンズに近づけた(2016年群馬)(2012年群馬)

虚像の作図

 

焦点距離が12㎝の凸レンズに鉛筆をレンズから3cmのところに置いた。

図は1目盛り1cmで模式図を示した。

f:id:gomasan8:20210715073125p:plain

(1)鉛筆のある側とは逆側(右側)から見た時の鉛筆の先端の位置を「・」で記入しなさい

(2)鉛筆をさらに凸レンズに1cm近付けた時、鉛筆のある側とは逆側から見た時の鉛筆の像を記入しなさい

(3)焦点距離を6cmのレンズに変えた。鉛筆のある像とは逆側から見た時の鉛筆の像を↑で記入しなさい。

 

(1)の考え方

①鉛筆の先端とレンズの中心を結ぶ直線(赤)を書く。

f:id:gomasan8:20210715073736p:plain

②鉛筆の先端から光軸に平行でレンズの中央線までの線を書く(青)

f:id:gomasan8:20210715074028p:plain

③青い線と右側の焦点を結ぶ直線を書く(茶色)

f:id:gomasan8:20210715074141p:plain

④茶色の線を鉛筆のある側まで延長し(水色の点線)、赤い線と交わったところが、虚像の鉛筆の先端である。先端は図中のアとなる。

f:id:gomasan8:20210715074406p:plain

(2)の考え方

①鉛筆の位置をⅠcmレンズの方にずらした鉛筆を↑で書く。

f:id:gomasan8:20210715074801p:plain

②矢印の先端とレンズの中心を結ぶ直線を書く(赤)

f:id:gomasan8:20210715074919p:plain

③矢印の先端と光軸に平行な直線(青)を書く

f:id:gomasan8:20210715075121p:plain

④青線と右側の焦点を通る直線を書く。(茶)

f:id:gomasan8:20210715075217p:plain

⑤茶色の線を鉛筆のある側まで延長した直線(点線)をかき、赤線と交わったところが虚像の頂点になる。

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⑥虚像を赤い↑で書くとレンズに鉛筆を近付ける前の虚像の大きさ(アを先端とする像)に比べて、レンズに鉛筆を近付けたほうが小さくなっている。

(3)の考え方

①鉛筆から光軸に平行な直線をかく(青線)

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②青線と焦点を結ぶ直線をかく(茶)

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③鉛筆の先端とレンズの中心を通る直線を書く

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④茶色の線の延長と赤線との交点が虚像の先端である。

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ポイント

焦点距離よりもレンズの近くに物体があるとき、物体と反対側の方からレンズを見ると、物体は大きく見える。

この虚像の大きさは物体より大きくなる。

 レンズに物体を近付けると虚像の大きさは小さくなる

 焦点距離の小さいレンズは屈折する角度が大きい。