高校物理のレンズと鏡における像の性質

高校物理におけるレンズや鏡を使った像の性質は、理解しにくい部分も多いですが、基本的な法則を知ることで、像の向きや大きさ、実像と虚像を区別することができます。本記事では、凸レンズ、凹レンズ、凸面鏡、凹面鏡それぞれにおける像の性質を解説し、見る位置によってどう変わるかについても触れます。

1. 凸レンズ（倒立実像）

凸レンズで倒立実像を得る場合、物体が焦点の外側にあるときに発生します。像は物体より小さく、反転して上下が逆になります。また、像は物体の反対側に実像として現れます。この像はスクリーンに投影できるのが特徴です。

正立虚像は、物体が焦点とレンズの間にあるときに生じます。像は物体と同じ向きで、物体より大きくなりますが、実際にはスクリーンには映りません。見る位置を調整することで、目の前に虚像を確認できます。

凹レンズの場合、常に正立虚像が得られます。像は物体より小さく、向きは正立です。凹レンズでは物体の位置に関係なく、虚像が形成されます。これもスクリーンには映らず、レンズを通して見ることで確認できます。

凹面鏡では、物体が焦点より遠い位置にあるとき、倒立した実像が形成されます。物体が焦点と鏡の間にある場合は、正立の虚像が形成され、像は物体より大きくなります。像の向きや大きさは物体の位置によって変化します。

凸面鏡では、常に正立虚像が形成されます。像は物体より小さく、向きも正立です。凸面鏡の特徴として、物体がどこにあっても像は小さく、反転しません。見る場所を変えても、像は常に同じ位置に現れます。

像の向きや大きさは、物体とレンズや鏡の位置によって異なりますが、見る場所にも依存します。特に虚像の場合、スクリーンに映すことができず、見る場所を変えることで像の見え方が変化します。実像は通常、スクリーンに映し出すことができますが、虚像は目の前で観察することが可能です。

レンズや鏡を使った像の形成は、物体の位置や使用するレンズ・鏡の種類によって異なります。理解を深めるためには、実際に図を描きながら、物体と像の関係を確認していくことが重要です。物理的な法則を元に、像の向きや大きさ、性質を把握していきましょう。