物理分野の用語と知識の問題
光源（物体）、凸レンズ、スクリーンを一直線上に並べ、凸レンズの位置を固定したまま、物体の位置を変えてできる像を調べた。このとき、凸レンズによってできる像について述べた文として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 物体を焦点距離の 2 倍の位置に置くと、スクリーンに、物体と同じ大きさで、物体と上下左右が同じ向きの実像がうつる。
- イ 物体を焦点の内側に置き、凸レンズを通して物体を見ると、物体より大きく、物体と同じ向きの虚像が見える。
- ウ 物体を焦点の内側に置くと、スクリーンを動かせば、スクリーンに実像がうつる位置がある。
- エ 物体を焦点距離の 2 倍の位置より遠くに置くと、スクリーンに、物体より大きい実像がうつる。
この問題で使うもの
- 凸レンズの実像と虚像（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
物体を置く位置（焦点距離の 2 倍より遠い・2 倍の位置・焦点の内側）ごとに、できる像の種類・向き・大きさを整理しよう。
ヒント 2
実像はスクリーンにうつり、物体と上下左右が逆向きになる。焦点の内側に物体を置いたときは、光が集まらないので実像はできない。
ヒント 3
実像の向きを確かめるとアは除ける。焦点の内側に置いたときに実像ができるかどうかを考えるとウも除ける。残りの 2 つについて、像の大きさや見え方を確かめよう。
答えと解説
答えを見る
イ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
物体の位置ごとにできる像を整理してから、選択肢を確かめる。
用語の確認
- 焦点: 凸レンズの軸に平行な光が、レンズで屈折して集まる点。
- 焦点距離: レンズの中心から焦点までの距離。
- 実像: レンズを通った光が実際に集まってできる像。スクリーンにうつり、物体と上下左右が逆向きになる。
- 虚像: 光が集まらないため、スクリーンにはうつらず、レンズをのぞくと見える像。凸レンズでは、物体と同じ向きで、物体より大きい。
物体の位置とできる像
- 焦点距離の 2 倍の位置より遠い: 物体より小さい、逆向きの実像
- 焦点距離の 2 倍の位置: 物体と同じ大きさの、逆向きの実像
- 焦点距離の 2 倍の位置と焦点の間: 物体より大きい、逆向きの実像
- 焦点の内側: 実像はできず、レンズをのぞくと物体より大きい、同じ向きの虚像が見える
選択肢を確かめる
- ア: 誤り。焦点距離の 2 倍の位置に置いたときの実像は、物体と同じ大きさだが、向きは物体と上下左右が「逆」になる。
- イ: 正しい。焦点の内側に物体を置くと、凸レンズを通して物体より大きく、物体と同じ向きの虚像が見える（虫めがねで物を見るときと同じ）。
- ウ: 誤り。焦点の内側に物体を置くと、レンズを通った光は集まらないので、スクリーンをどこに動かしても実像はうつらない。
- エ: 誤り。焦点距離の 2 倍の位置より遠くに置いたときの実像は、物体より「小さい」。
よって、答えはイである。
別解
ア: 焦点距離の 2 倍の位置に置くと、同じ大きさの実像ができるが、実像は上下左右が逆向きなので誤り。イ: 焦点の内側に置くと、凸レンズを通して物体より大きく同じ向きの虚像が見えるので正しい。ウ: 焦点の内側では実像はできず、スクリーンにはうつらないので誤り。エ: 焦点距離の 2 倍より遠くに置くと、物体より小さい実像ができるので誤り。よって答えはイ。