(ⅰ)光学台の上に光源，凸レンズ，スクリーンを置いた図１のような装置をつくり，光源を点灯した。
(ⅱ)凸レンズと光源をある位置に固定して，はっきりとした像がうつるようにスクリーンを動かした。
図２はそのときの光源、凸レンズ、スクリーンの位置関係を模式的に表したものである。
図１
図2
図２を使って，この凸レンズの焦点距離を求めなさい。ただし図２の１目盛りは4cmとする。
(ⅰ) 図1のように光学台の上に光源、凸レンズ、スクリーンを設置して光源を点灯した。
(ⅱ) 光源から凸レンズまでの距離が12cmのときに凸レンズの距離が24cmのところにスクリーンを置くとスクリーンにはっきりとした実像ができた。
(ⅲ) 光源と凸レンズの位置を変えずに、レンズの右側20cmのところにレンズと平行になるように鏡を設置すると、虚像と実像ができた。
図１
図１
虚像はレンズから何ｃｍのところにできるか。
実像はレンズから何ｃｍのところにできるか。
8cm
光源の点Pから出て凸レンズの中心を通る光①は直進してスクリーン上の点Qに当たる。
光源の点Pを出て凸レンズを通る光はこの点Qにあつまる。点Pを出て光軸に平行な光②も凸レンズで 屈折して点Qに達するがこの光②は焦点を通るので②と光軸の交わる点が焦点になる。
24cm
凸レンズを出た光は鏡で反射するが、本来実像ができていた24cmの位置に鏡による虚像が出来る。
16cm
(1)の図のように、鏡の面に対して虚像と実像が対称の位置になるので、実像の位置は20-4=16cm
光源の点Pを出て凸レンズを通る光はこの点Qにあつまる。点Pを出て光軸に平行な光②も凸レンズで 屈折して点Qに達するがこの光②は焦点を通るので②と光軸の交わる点が焦点になる。
24cm
凸レンズを出た光は鏡で反射するが、本来実像ができていた24cmの位置に鏡による虚像が出来る。
16cm
(1)の図のように、鏡の面に対して虚像と実像が対称の位置になるので、実像の位置は20-4=16cm