凸レンズ・実像・虚像が読むだけでわかる！

このページを読むと

を学べるよ！中学の学習にとても役立つよ！

実験の解説動画は下から！

また、このページは

中１理科の光の学習の３ページ目だよ！

すべてのページを読むと光の学習が完璧になるよ！

それでは学習スタート！

凸レンズで出来ること

では凸レンズ（とつレンズ）の勉強を始めていこう！

凸レンズっていうのは、真ん中がふくらんだレンズ（ガラス）のことだよ。

虫眼鏡に使われているのが凸レンズだね。

（普通の眼鏡は違うよ。）

凸レンズを使うと次の３つのことが出来るんだよ。

①近くのものが大きく見える
（後で学習するけど虚像というよ。）

②遠くのものが逆さまに見える

③光をレンズの反対側に映すことができる。
（後で学習するけど実像というよ。）

（↑見にくくてごめん。天井の丸い蛍光灯が映ってるんだ。）

ほんとだね☆

凸レンズの用語

次に凸レンズの勉強に必要な用語の確認をするよ。

どれも大切な言葉だから覚えてね。

まず、凸レンズに真横から光を当てると、光が集まる点があるんだ。

この光が集まる点を焦点しょうてんというよ。

そして、凸レンズから焦点までの距離を焦点距離というんだ。

大切な用語だからしっかりと覚えてね。

もちろん反対側から光を当てると、逆側の焦点に光が集まるよ。

OK。素晴らしい。動画ものせておくね。
（5秒くらい）

凸レンズに当たった光の進み方

次に「凸レンズに当たった光の進み方の決まり」を説明するよ。

全部で３パターンあるからしっかりと覚えてね。

特に①と②は作図に使う最高に大切なものだよ。

凸レンズに当たった光の進み方①

凸レンズに真横から当たった光は、焦点を通るように進む。

上の2つの図を見てごらん。

凸レンズに真横から当たった光（難しく言うと「光軸に平行な光」）は焦点を通るように曲がっているね。

「真横から来た光は焦点へ」

これが１つめのパターンだよ。

下にもう２つ例をのせておくね。

凸レンズに当たった光の進み方②

凸レンズの中心を通る光は直進する。

パターン２つ目は「凸レンズの中心を通る光」だよ。

中心を通る場合は光は曲がらずに直進するんだ。

「中心を通る光はまっすぐ」

これが２つめのパターンだよ。

下にもう２つ例をのせておくね。

凸レンズに当たった光の進み方③

焦点を通過して凸レンズに当たった光は、真横に進む。

パターン３つ目は「焦点を通過して凸レンズに当たった光」だよ。

この光は真横（光軸に平行）に進むようになるんだ。

「焦点を通過した光は真横に」

これが３つめのパターンだよ。

ただ、このパターン③は作図には必要ないから、そこまで重要ではないよ。

光の進み方も、「パターン①の反対」だしね。

だけど教科書や参考書には載っているので、覚えておこう！

これらが「凸レンズに当たった光の進み方の決まり」の３パターンだよ。

最後にもう一度まとめておくね。

①凸レンズに真横から当たった光は、焦点を通るように進む。

②凸レンズの中心を通る光は直進する。

③焦点を通過して凸レンズに当たった光は、真横に進む。

くり返しになるけど、①、②は作図で使う最重要な線だよ。

必ず覚えてね！

では作図の問題に進もう☆

凸レンズによってできる像

最後に「凸レンズによってできる像」の説明だよ。

テストでも最もよく出るところだね。

実験の様子も動画にしたよ。

少し見にくいけど、３つだけ動画で理解してね！

（動画は40秒くらいだよ。）

実験の様子が何となくわかったかな？

何となくでいいよ！

さて、この実験がテストに出るときには、作図の問題がとても多いんだ。

今移っていた、逆さまの像を作図するんだね。

ここでは作図の仕方をしっかりと覚えよう。

苦手な人もいるかもしれないけど難しくないよ！

物体が焦点距離の2倍より遠いときの作図

まずは「焦点距離の２倍（緑の点）」より遠い位置にあるときに物体があるときの作図だよ。

物体はここでは↑で説明するけど、テストではろうそくや、アルファベットなど様々な形の物体が出題されるよ。

物体の形はどんな形でも、作図の仕方は同じだから心配しないでね。

では作図の仕方を説明するね。

作図は下の①～③をするだけで完成だよ。

①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

②「中心を通る光はまっすぐ。」の線を引く。

③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。

この①～③をするだけで作図はOKなんだ。

そうだね。ではさっそくやってみよう！

焦点距離の２倍より遠いときの作図

まずは①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

だね。この線は物体の先から引こう！

こうなるね。

そう。簡単でしょ。

では次に②にいくね。

②「中心を通る光はまっすぐ。」の線を引く。

だね。この線も物体の先から引いてね！

こうなるね。しっかりとレンズの中心を通るようにね。

最後に③だよ。

③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。

「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書こう。

これで像の作図は完成だよ。

作図はこのワンパターンだから、このやり方だけ覚えてね！

②物体が焦点距離の2倍の位置にあるときの作図

次に「焦点距離の２倍（緑の点）」の位置

に物体があるときの作図だよ。

うん。だけど作図のやり方はいつも同じだよ。

作図は下の①～③をするだけで完成だよね。

①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

②「中心を通る光はまっすぐ」の線を引く。

③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。

それでは進もう。

焦点距離の２倍の位置にあるときの作図

まずは①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

だね。この線は物体の先から引くんだよね！

こうなるね。

では次に②にいくね。

②「中心を通る光はまっすぐ」の線を引く。

だね。この線も物体の先から引こうね！

こうなるね。

しっかりとレンズの中心を通るようにね。

最後に③だよ。

③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。

「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書こう。

これで像の作図は完成だよ。

作図は全く同じだね。

ここでポイント

実物を凸レンズに近づけたら、さっきより大きい像になったね。

始め↓

今回↓

また、焦点距離の２倍の位置に物体があるときは、像も全く同じ大きさになるんだよ。

いきなりは難しいど、

覚えておくとテストが楽だよ！

それではさらに物体をレンズに近づけよう。

物体が焦点と焦点距離の2倍の位置の間にあるときの作図

次に「焦点距離の２倍と焦点の間」の位置に物体があるときの作図だよ。

だけど作図のやり方は同じだね。

焦点と焦点距離の２倍の間にあるときの作図

まずは①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

だね。この線は物体の先から引くんだよね！

こうなるね。

では次に②にいくね。

②「中心を通る光はまっすぐ」の線を引く。

だね。この線も物体の先から引こうね！

こうなるね。しっかりとレンズの中心を通るようにね。

最後に③だよ。

③「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書く。

「①」と「②」の線が交わったところに逆さまの像を書こう。

これで像の作図は完成だよ。

作図は全く同じだね。

ここでポイント。

始め↓

次↓

今回↓

ではさらに実物を凸レンズに近づけていこう。

物体が焦点上にあるときの作図

次に「焦点」の位置に物体があるときの作図だよ。

だけど作図のやり方は同じだね。

焦点上に物体があるときの作図

まずは①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

だね。この線は必ず物体の先から引く。

こうなるね。

では次に②にいくね。

②「中心を通る光はまっすぐ」の線を引く。

だね。この線も物体の先から。

こうなるね。しっかりとレンズの中心を通るようにね。

そう。実は「物体が焦点上にあるときは光が交わらない。」

つまり「像ができない」

ということになるんだ。

ポイントとしてしっかりと覚えておこうね！

物体が焦点より近くにあるときの作図

いよいよ最後。さらに近づけて、「焦点の内側」へ近づけるよ。

うん。作図のやり方は同じだよ。

焦点上に物体があるときの作図

まずは①「真横から来た光は焦点へ」の線を引く。

だね。この線は物体の先から。

こうだね。

では次に②にいくね。

②「中心を通る光はまっすぐ。」の線を引く。

だね。この線も物体の先から。

こうなるね。しっかりとレンズの中心を通るようにね。

そうだね。だから「像ができない」となりそうだね。

ところが！ここでポイントがあるんだ。

線を逆側に伸ばしてごらん。

（逆側に伸ばすときは点線）

そう。「焦点より内側」の時は「逆に伸ばす」という裏技（？）みたいな方法で像ができるんだ。

この像は上下左右が反対向きでない、「虚像きょぞう」というんだよ。

これはレンズの逆向きからのぞいて見るんだよ。

でしょ。だけど「虫眼鏡で物を大きく見るときはこの方法」だから、実はみんな知ってるんだけどね。

でも、虫眼鏡で拡大かくだいして見える像を「虚像」というなんて知らなかったよね。

ここでしっかりと覚えようね！

動画でも虚像の見え方をのせておくね。

まとめ

さあ、最後にまとめるよ。

たくさん話すけど、これを全部覚えられたら完璧だよ☆

①焦点距離の２倍より遠い

②焦点距離の２倍

③焦点と焦点距離の２倍の間

④焦点上

⑤焦点より近い

①～③は実像ができて、

④は像ができない。

⑤は虚像ができるね。

「実像は上下左右逆向き」

「虚像は向きはそのまま（逆でない）」だね。

また、①からレンズに物体を②、③と近づけると、

・できる実像はだんだん大きくなる

・できる実像の位置は遠くなる

だね。

②の焦点距離の２倍の位置の時、実物と像の大きさは同じになるね。

このあたりの知識を覚えられたら完璧だよ。

ややこしいから、ちょっと時間があるときに何回も読みにきてね。

おまけ。

「凸レンズを紙で半分かくすと像はどうなるか」

という問題が難問として出ることがあるよ。

答えは「明るさは暗くなるが、像は欠けずに見える」

となるよ。

このサイトは理科が苦手な人向けだから詳しい解説は省略するけど、

みんな間違う問題だから、覚えておくと得するかも☆

さあ、これで凸レンズの勉強はおしまい。

そして光の勉強もおしまいだよ。

ここまで読んだ君は本当にすごいね！

自分で自分をほめてね！

難しい単元だから空いた時間に何回も読みに来るんだよ！

読むたびに理解が深まって、早く読めるようになるよ。

慣れれば３分くらいで読めちゃうよ☆

それではまたね。みんなの理科の成績が上がりますように☆