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2012年7月11日 (水)

【問題】光軸上の1点から出て凸レンズに入射する光はどこに像を結ぶか

レンズの問題で頭の体操をしていみましょう。

 次の図のように凸レンズの光軸上に点光源Mがあります。この点光源Mの実像はどこにできるでしょうか。

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 一般に凸レンズでできる実像を考えるとき、次の3本の光線の使って作図します。この3本の光線の交点を求めると実像を作図することができます。

  • 凸レンズの光軸に平行な光は焦点を通る
  • 凸レンズの主点を通る光はそのまま直進する
  • 凸レンズの手前側の焦点を通る光は光軸に平行に進む

 上図において、M点から出て光軸上を進む光線は、上述の3本の光線の条件をすべて満たしていますが、1本の光線だけでは、交点を求めることができませんので、実像のできる位置を求めることができません。

 ところが、上図に2本の光線を書き込むと、実像の位置を簡単に求めることができます。なお、この場合、M点から出て光軸上を進む光線は考える必要はありません。実像のできる位置を作図してみてください。

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