レンズ

定義

光の屈折を利用して、光を集めたり広げたりする透明な光学部品である。

形状によって、光を集める凸レンズと、光を広げる凹レンズに分けられる。

イメージ

凸レンズは、ばらばらに進んできた光を1点に集める働きをもつ。
たとえば、虫めがねで太陽光を集めると明るい点になる。

凹レンズは、光を外側に広げる働きをもつ。
そのため、像は小さく見え、実際より遠くにあるように感じる。

つまり、凸レンズは「集めるレンズ」、凹レンズは「広げるレンズ」と考えると理解しやすい。

数式

レンズの基本関係は、物体の位置と像の位置の関係を表す式である。

\[\frac{1}{f} = \frac{1}{a} + \frac{1}{b}\]

\(f\)：焦点距離（m）
\(a\)：物体距離（m）
\(b\)：像距離（m）

また、像の大きさの比（倍率）は次で表される。

\[m = \frac{b}{a}\]

\(m\)：倍率（無次元）

ポイント

• 凸レンズは実像と虚像の両方を作るが、凹レンズは基本的に虚像のみを作る
• 焦点距離\(f\)はレンズの性質で決まり、光の集まりやすさを表す
• 像の向き（正立・倒立）は、物体の位置によって変わる