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2012年3月16日 (金)

凹レンズの焦点距離を求める方法

凸レンズの焦点距離を求める方法

凸レンズの焦点距離 凸レンズの焦点は、凸レンズに入る光軸に平行な光線が凸レンズを出た後に1点に集まる位置です。ですから、凸レンズの焦点距離は簡単に求めることができます。

 凸レンズの焦点距離を求めるもっとも簡便な方法は、太陽を利用する方法です。右の図のように、太陽光をレンズで集め、太陽光が集まる部分が最も小さくなるところを調べ、レンズからの距離を測ります。その距離が焦点距離となります。

凹レンズの焦点距離を求める方法

 凹レンズの場合は、凸レンズのような方法では焦点距離を求めることはできません。なぜなら、凹レンズに入る光軸に平行な光線は凹レンズを出た後に発散してしまうからです。次の図は凹レンズを通る光の進み方を示したものです。

Photo_2

  1. 凹レンズの光軸に平行な光は後側焦点から直進してきた光のように進む
  2. 凹レンズの主点を通る光はそのまま直進する
  3. 凹レンズの前側焦点に向かう光は光軸に平行に進む

 

 焦点の位置がわからない凹レンズの焦点距離を求めるというと、何か難しそうな感じがしますが、実は上の図で①の平行光線を使うと簡単に求めることができます。

 具体的にどのようにするかというと、凹レンズの光軸から高さhの位置に平行光線を入れます。その光は凹レンズを出た後に広がりますが、その光線が2hの高さになるところにスクリーンを置きます。凹レンズの中心からスクリーンまでの距離が、その凹レンズの焦点距離ということになります。これを図に示すと、次のようになります。

Photo_3

 この実験で一番難しいのは、凹レンズの中心と光軸の位置を決めることでしょう。

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