こんにちは！ばっしーです！(^^)/
今回は１年生の物理分野２回目
凸レンズのはたらきについてまとめますね！(^^)
ここは物理分野最大の難所です(;’∀’)
１年生の理科全体では３つ大きな山場があると思っていますが、そのうちの１つです！
理科の問題になるような部分だけにしぼり、解説していきますね！(^^)
一緒に載せている学習プリントのKYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントも、超気合を入れて作りました！(笑)
ぜひぜひ取り組んでみてください(^^♪
光はあらゆる方向に広がる
まず、光はあらゆる方向に広がるという性質をもっています(^^)
実体験からなんとなーくわかりますよね！
ライトってどの方向から見ても光っています
“ある角度だけ暗くなる”ってことはありませんよね(;’∀’)
図にすると、こんな感じ
炎の光はいろんな方向に広がっていきます(^^)/
凸レンズの性質
次に、凸レンズについて見ていきます(^^)b
凸レンズとは、中央が厚くなっているレンズのこと(^^)/
こんな形をしています。
例えばメガネや虫めがねのようなレンズですね！
このレンズが光の屈折を生み出します
光の屈折については、前回書きましたので省略します(^^)
確認したい方は、こちら
光の性質
を見てください！
どう屈折するかというと、こんな感じです(^^)/
図の点線を「A線」としましょう。
A線に垂直に入ってきた光の矢印たちは、すべて１点に集まっていることがわかりますね(；ﾟДﾟ)
この点を焦点といいます!(^^)!
また、
凸レンズから焦点までの距離を焦点距離といい
凸レンズの中心と焦点を結ぶ直線を光軸といいます
この２つについては重要語句ですが、ここではこのぐらいにします。
KYD！プリントを見てもらうとよくわかると思いますよ(^^)b
像の作図
ここまでのことが理解できたら、いよいよ作図です！！
作図で書かなくてはいけない線は３つ！
(本当は２つだけど、ここではまだ３つとしております(。-∀-))
図を見てください(._.)
矢印型の物体を図の位置に置くとします。
物体の頂点から出る光を考えます(^^)/
物体の頂点からは、あらゆる方向に光が広がりますよね！
でも、①②③方向の光だけ考えます。
それぞれ、どういう光かというと
①は、光軸に平行な光
②は、凸レンズの中心を通る光
③は、手前の焦点を通る光
図を見ると、①～③の光は凸レンズで屈折し、ある１点に集まっていますね(^^)b
改めて、図を見てみましょう(._.)
①～③は、それぞれどう進んだのかというと
①は、焦点を通る
②は、直進する
③は、光軸に平行に進む
①～③の集まった点の位置に、像ができるのです＼(^o^)／
実際に作図をするときは、③の線は書かなくていいです！(^^)b
ただ、原理として、③の線についても知らないとマズいので紹介しておきました(;’∀’)
もちろんKYD！プリントにも③の線についても載せています。
その後色々な作図問題がありますが、それについては①と②の線だけで構いません！
ぜひ取り組んでみてくださいね(^^)/
２種類の像
改めて『像』とは
“写っているもの”のこと(^^)/
例えば虫メガネで物を見ると、虫メガネのガラスの中に物があるように見えますね！
映画館のスクリーン、スクリーン上に物があるように見えますよね(^^)
これらは『像』です(^^)/
凸レンズを使って見える像は２種類あります( ﾟДﾟ)
それぞれどんな像かというと
①スクリーンに写る像(実像(じつぞう))
②物体と反対側から凸レンズをのぞいてできる像(虚像(きょぞう))
例えば①は、映画館などでスクリーンに投影するときに利用されています(^^)/
②はめがねや虫メガネで物を見るときがそうですね！
実像(じつぞう)の作図
先ほど、スクリーンに映るのが実像と書きました！
実像ができるのは、物体と凸レンズの距離によって決まります。
実像は
物体が凸レンズの焦点距離よりも遠いとき
にできるのです(^^)/
図で説明します！
青を物体、赤の矢印を像としてください。
先ほど説明した①の線と②の線を引くと、像の位置がわかりますね(^^)
スクリーンをこの像の位置に置いたとき、像ははっきりとピントが合い、この大きさで見える
というわけ(^^)/
ちなみに向きも反対ですね！
物体をちょっと近づけましょう(^^)b
物体が焦点距離の２倍のときです！
なんとこの時、像も焦点距離の２倍の位置にでき、像の大きさは物体の大きさと一緒です( ﾟДﾟ)
ただしこれも、向きは反対です！
さらに近づけます(^^)bb
物体を近づけると、像は遠くに、大きくできるようになりますね
そしてやっぱり向きが反対ですね！
もっと近づけてみましょう(;’∀’)
なんと！赤い線①②が平行になるので、結ぶ点ができませんね(;´Д｀)
ということで、物体が焦点距離の位置にあると、像はできません！
さいごに、これ以上近づけるとどうなるか？
次の章でやってみましょう(^^)/
虚像(きょぞう)の作図
さて、いよいよ焦点距離より物体を近づけたときについてです(^^)/
図を見てください！
①と②の線が、物体側で結ぶようになりますねΣ(･ω･ﾉ)ﾉ！
どういうことでしょう？
これは、物体と反対側から見ると、凸レンズの向こうに、物体の像が大きく見える
ということを表します！
まさに先ほど書いた、『虚像』ですよね！
虫メガネを使うとき、
当たり前ですが物体と反対側から見ますね。
そして、大きく見えますね(―_―)!!
ちなみに向きはそのままですよね。
まさしくこの虚像が見える状態が、作図によって表されます(^^)/
まとめると、こんな感じ！(^^)/
これは、KYD！プリントにも載せていますので、ぜひ取り組んで確認してみてください(^^)/
KYD！プリント
今回もKYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントを載せておきます！
この記事では詳しく扱いきれなかった部分も書いていますので、ぜひご活用くださいね！(^^)/
【問題プリント】
KYD⑮ 凸レンズのはたらき
【解答】
KYD⑮ 凸レンズのはたらき 解答
KYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントの使い方については、私のオススメの方法を
KYD！プリントについて＆利用規約
に書いていますので、参考にしてください。
良いなと思ってもらえたら、人に紹介したり、ブックマークして頂けると幸いです！
読んで頂きありがとうございました！(^^)/
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