インタラクティブな数学・理科レッスン (ﾉ◕ヮ◕)ﾉ*:･ﾟ✧

レンズ・結像スタジオ

距離と焦点距離を変えることで、符号の約束事、倍率、像の向きを探ってみよう。

インタラクティブシミュレーションを読み込んでいます...

概要： レンズ・結像スタジオ

物体とレンズのパラメータを動かして、主光線とレンズの公式の更新とともに実像・虚像の形成を見てみよう。. このツールは「物理学」のカテゴリに分類され、標準的な方程式や規則に基づいて正確な計算結果を提供します。

この計算機には、事前設定されたシミュレーションケースが含まれています：物体が2fより遠い: 2fより遠くに物体を置くと、fと2fの間に実像・倒立・縮小の像ができる。; 物体が2fの位置: 2fの位置に物体を置くと、2fの位置に実像・倒立・等倍の像ができる。; 物体がfより内側: 焦点距離より内側に物体を置くと、虚像・正立・拡大の像ができる。; 凹レンズ: 凹レンズは常に虚像・正立・縮小の像を作る。。

キーワード: optics, thin lens, ray diagram, magnification, real image, virtual image

すべては焦点ひとつで決まる 🖖

このツールはただ一つの関係式 — 薄レンズの式 1/f = 1/do + 1/di — に基づいていますが、見える現象を決めるのは「物体が焦点 F に対してどこにあるか」の一点です。F より遠くに置けば、凸レンズはスクリーンに映せる実像（倒立）を結び、カメラやプロジェクターと同じ働きをします。F より内側にずらすと、同じレンズが虚像（正立・拡大）を作り、まさに虫眼鏡そのものの振る舞いになります。

水中ではガラスレンズはほぼ無力になる 🖖

レンズが光を曲げられるのは、その表面での屈折率の差だけによります。そのため屈折力（レンズの強さ）は周囲の媒質に左右され、ガラスだけでは決まりません。典型的な n = 1.5 のレンズを空気から水中（n = 1.33）へ移すと、レンズメーカーの式によれば屈折力は約4分の1に落ち、ここで設定した焦点距離はほぼ4倍になります。同じ効果で水中では眼の角膜がほとんど働かなくなり、だからこそ空気の層を取り戻すダイビングマスクが世界を再び鮮明にしてくれるのです。

例題

  • 物体が2fより遠い - 2fより遠くに物体を置くと、fと2fの間に実像・倒立・縮小の像ができる。
  • 物体が2fの位置 - 2fの位置に物体を置くと、2fの位置に実像・倒立・等倍の像ができる。
  • 物体がfより内側 - 焦点距離より内側に物体を置くと、虚像・正立・拡大の像ができる。
  • 凹レンズ - 凹レンズは常に虚像・正立・縮小の像を作る。