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今日は中学校理科の光凸レンズについて学んでいくよ
凸レンズ?
虫メガネ見たいなやつの見え方を見ていくよ
頑張ります!
凸レンズによる像と作図
前回の記事はこちら
これだけ覚えて点数アップ!中学1年理科11光の性質と反射テスト対策問題
凸レンズの性質や図の作成はテストでも必ずと言っていいほど出題されるので
しっかりとどのように光が進んでいくのかを見て、頭にいれてテスト対策していこう
ここでは凸レンズの特徴や光の進み方について見ていくよ
最終的には自分でずを作成できるようになればOKだよ
凸レンズの性質と特徴
- 凸レンズ
→まずはどのよう特徴があるか見ていこう- 焦点
→凸レンズの両側にある凸レンズの軸に対して平行な光
凸レンズを通過して集まる点というイメージでOK - 凸レンズ
虫メガネのように中心がふくらんでいるレンズのことだよ
この分野ではこの凸レンズが中心だよ
=凸レンズでものを見ると大きく見えたりするよね
今度は遠くのものを見ると実は逆さまに見えるという性質があるよ
これは実験で見ていこう - 像
→凸レンズを通して見えるものを像というよ。
像には2種類の像があるから覚えておこうね - 実像
- 虚像
実像と虚像は下の実験で説明していくよ
- 焦点
左のイラストで覚える部分を見ていくよ
焦点距離→凸レンズの中心から焦点までの距離をいうよ
緑の枠の範囲だね図でいうと
図では片方しか書いてないけど焦点は両側にあるので
焦点距離は左右で等しい(同じ)距離になるよ
凸レンズの実験
- どこにろうそくを置くと実像ができてどこにろうそくをおくと虚像ができるかをみる実験だよ
装置を組み立て、焦点の位置に印をつけておく。
(焦点距離は10cm)
ろうそくの位置は、凸レンズから30cm、20cm、15cmのところに移動し、
ピントがあったろうそくの像ができるようにスクリーンを動かす
このときの像の大きさや向きを調べる
【結果】
ろうそくと凸レンズの距離 | 30 | 20 | 15 |
---|---|---|---|
スクリーンと凸レンズの距離 | 14 | 17 | 27 |
像の大きさ | 小さい | 同じ | 大きい |
像の向き | 逆さ | 逆さ | 逆さ |
【まとめ】
ろうそくと凸レンズの間の距離が長くなるとスクリーンと凸レンズの間の距離は短くなる。
また、像の大きさはろうそくと凸レンズの間の距離が長くなるにつれて、ろうそくの像は小さくなる。
- 実像と虚像の実験2
→実験の結果や距離などに注目していこう - 凸レンズによってできた像を調べる
ろうそくの位置を凸レンズから6cm(焦点距離よりも短い)に移動する。
このとき、スクリーンにはどう見えるか見ていくよ
【結果】
→スクリーンに像はできない - 凸レンズを通してろうそくを見ると、
像の大きさ→物体よりすごく大きい
像の向き→変わらない(逆さにならない) - 【分かったこと】
焦点距離よりも内側だと、像はできない。
また、ろうそくを見ると逆さにならず、ろうそくが大きく見えるという結果になった。 - 【実験の整理1】
ろうそくを焦点の外側に置いたとき
スクリーンに像がうつった→実像
スクリーンにうつったろうそくの像の向きは上下逆向き,左右逆向きになる。
ろうそくを焦点に近づけると。
像の位置→▶遠ざかる
像の大きさ→大きくなる
ろうそくを焦点から遠ざけると
像の位置→近くなる
像の大きさ→小さくなる - 【実験の整理2】
ろうそくを焦点の内側に置いたとき
像はスクリーンにうつらない。
凸レンズをろうそくの反対側からのぞいてみると、
像の大きさ→大きくなる
像の向き→変わらない
このように、スクリーンにうつすことのできない像を虚像というよ。
記事のまとめ
- 物体を焦点より外側に置く→実像
- 物体が焦点距離の2倍の位置にある時は物体と同じ大きさになる
- 物体が焦点距離の2倍より近い位置にある時→物体より像は大きくなる
=逆の焦点距離の2倍よりも遠い時→物体より小さくなる
虫メガネイメージして近くで見たら大きく見えるよね、そのイメージだよ
作図の書き方
- 実像の場合
→線の引き方は基本的に下の通りなので自分で弾いてみてね- 凸レンズの軸に平行な光→凸レンズ→焦点を通る
凸レンズの中心を通る光→凸レンズっ→まっすぐ進む
凸レンズの焦点を通る光→凸レンズ→軸に平行に進む
上から順番に3本の線を引くと実像ができるよ!
- 凸レンズの軸に平行な光→凸レンズ→焦点を通る
- 虚像の場合
→線の引き方は基本的に下の通りなので自分で弾いてみてね- 2本の線はまじわらない→線を逆に伸ばしていく
反対側からのぞいてみると、線がまじわったところから光が出ているように見えるよ。
- 2本の線はまじわらない→線を逆に伸ばしていく
ここは自分でかけるようにしておこうね
中学理科定期テストレベルテスト対策問題
図1のような装置で、スクリーンに鮮明な像がうつるようにそれぞれの位置を変えた、図2は光源側から見た十字型の穴をあけた厚紙を表している
(1) スクリーンにうつった像を光源側から見ると、どのように見えるか。左ののア〜エから選びなさい。
(2)a、bの距離をそれぞれ30cmにしたとき、スクリーンに厚紙の矢印と同じ大きさの像がうつった。この凸レンズの焦点距離は何cmか。
(3)この光源を、(2)の位置より古レンズから遠ざけた。
スクリーンを動かして鮮明な像がうつるようにしたとき、①凸レンズからスクリーンまでの距離と②でできた様の大きさはそれぞれ(2)のときと比べてどうなるか。
(4)図1の西レンズの上半分を黒いい紙で覆うと像はどうなるか。次のア~エから選びなさい。
ア矢印が消える。
イ矢印が半分しかうつらない。
ウ矢印は暗くなる。
エ矢印は大きく見える。
(5) 凸レンズを使って、花のつくりを上下左右同じ向きで拡大して観察するには、どのようにすればよいか。「凸レンズ」「花」「焦点」の3つの醤葉を使って簡単に書きなさい。
(6)(5)のように観察するとき、見えた像を何というか。
↓解答解説↓
- ウ
- 15cm
- 距離ー近くなる 大きさー小さくなる
- ウ
- 花を凸レンズの焦点の内側に置く
- 虚像
凸レンズと像の作図まとめ
記事のまとめ
次は音の性質について見ていこう
これだけ覚えて点数アップ!中学1年理科13音の伝わり方、大きさ、高さテスト対策問題