凸レンズの焦点距離と像の大きさに関する解説

このページでは、凸レンズにおける焦点距離と物体の位置による像の大きさの変化について詳しく解説します。特に、焦点距離の2倍の位置に物体を置いた場合、スクリーン上にどのような像が映るのかについて詳しく見ていきます。

焦点距離と物体の位置

まず、凸レンズの基本的な仕組みについて理解することが重要です。凸レンズでは、物体が焦点距離の2倍の位置に置かれた場合、物体の像は焦点距離の2倍の位置に映ります。このとき、像の大きさは物体と同じ大きさになります。

焦点距離の2倍より近い位置に物体を置いた場合

物体が焦点距離の2倍よりも近い位置に置かれた場合、レンズを通過する光線が収束するため、像は物体よりも大きくなります。この場合、物体がレンズに近いほど像も大きくなるため、スクリーンに映る像が実物よりも大きくなります。

焦点距離の2倍より遠い位置に物体を置いた場合

一方で、物体が焦点距離の2倍よりも遠い位置に置かれると、像は物体よりも小さくなります。これは光線が広がってスクリーンに映るため、物体がレンズから遠くなるほど、像は縮小されます。

なぜイとウになるのか

質問で挙げられているように、物体を焦点距離の2倍より近い位置に置いた場合、像は実物よりも大きくなります。したがって、「イ（焦点距離の2倍より近い位置）」と「ウ（像が大きくなる）」が正しい選択肢です。この現象は、光学的な法則に基づいており、物体と像の距離に応じて像の大きさが変化することを理解することが重要です。

まとめ

凸レンズでは物体の位置に応じて像の大きさが変化します。焦点距離の2倍より近い位置に物体を置くと像が大きくなり、遠い位置に置くと像が小さくなります。このような光学的な法則を理解することで、レンズの仕組みを深く学ぶことができます。