レンズの式(凸レンズ)
着眼点b>0 ならレンズの後ろに実像(倒立)、b<0 ならレンズの前に虚像(正立)。物体が焦点の内側なら虚像。
\frac1a+\frac1b=\frac1f,\qquad \text{倍率}\ m=\left|\frac ba\right|
a: レンズから物体まで、b: レンズから像まで(後ろ側を正)、f: 焦点距離(凸レンズは正、凹レンズは負)。
例題
1
焦点距離 10 cm の凸レンズの前方 30 cm に物体を置いた。像の位置・倍率・種類を答えよ。
解答
\dfrac1b=\dfrac1{10}-\dfrac1{30}=\dfrac{2}{30} より b=15\ \mathrm{cm}
倍率 \dfrac{15}{30}=0.50
答 レンズの後方 15 cm に、倍率 0.50 の倒立実像
倍率 \dfrac{15}{30}=0.50
答 レンズの後方 15 cm に、倍率 0.50 の倒立実像
2
焦点距離 10 cm の凸レンズの前方 5.0 cm に物体を置いた。像の位置・倍率・種類を答えよ。
解答
\dfrac1b=\dfrac1{10}-\dfrac1{5.0}=-\dfrac1{10} より b=-10\ \mathrm{cm}
b<0 なのでレンズの前方 10 cm に虚像。倍率 \dfrac{10}{5.0}=2.0
答 レンズの前方 10 cm に、倍率 2.0 の正立虚像(虫めがねの使い方)
b<0 なのでレンズの前方 10 cm に虚像。倍率 \dfrac{10}{5.0}=2.0
答 レンズの前方 10 cm に、倍率 2.0 の正立虚像(虫めがねの使い方)
注意物体を焦点の位置に置くと \frac1b=0 で像はできない(光は平行に出る)。b の符号を見て像の種類を必ず言葉で書く。