センター2017物理第1問 問4「凸レンズによる実像」

 

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■まずは作図

物理が苦手な文子
凸レンズの問題ね。

物理が得意な秀樹
この問題では作図をする必要はないけど,練習のためにも作図をしてみようか。図があった方が分かりやすいし。

物理が苦手な文子
作図って,教科書に載っている図を描くっていうことね。

物理が得意な秀樹
そうだね。教科書には必ず載ってるね。この問題の「物体」はろうそくだと思うけど,ろうそくの先端から出た光がどう進むかを描くんだね。ポイントは,

物理が苦手な文子
言葉で書くとややこしいけど,確かこんな図よね。

物理が得意な秀樹
すばらしい!問題文にある「実像」はどうなるかな?

物理が苦手な文子
作図した3本の線の交点がろうそくの実像の先端になるのよね。つまり,こんな感じ。

物理が得意な秀樹
ということは,最初の選択肢の「正立」か「倒立」かはどっちかな?

物理が苦手な文子
明らかにろうそくはひっくり返っているので,「倒立」ね。

物理が得意な秀樹
そうだね。実像は必ず倒立になるんだよね。これは凹面鏡でできる実像も倒立になるんだ。じゃあ次はろうそくをレンズから遠ざけるとどうなるかだね。

■aが大きくなるとbはどうなるのか

物理が苦手な文子
図のab,焦点距離fの関係はこうよね。

    $$\frac{1}{f}=\frac{1}{a}+\frac{1}{b}$$

物理が得意な秀樹
そうだね。ということは?

物理が苦手な文子
ということは,まずfは一定よね。焦点距離はレンズによって決まるからね。このとき,aを大きくすると,bはどうなるのかっていうことよね。

物理が得意な秀樹
そういうことだよ。

物理が苦手な文子
こう考えるといいかな?

物理が苦手な文子
つまり,「レンズに近づいた」が答えね。

物理が得意な秀樹
その通りだ。答えは⑤だね。

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