レンズの実験で焦点距離を測定する方法と像が見える理由について
- 薄レンズの公式を利用して、レンズの実験で焦点距離を測定する方法について説明します。
- ベンチコリメーターに拡散板ホルダーをかぶせる理由については、具体的な理由は記載されていません。
- 薄レンズの公式の配置から、レンズを平行に動かしても像が見える理由について理解が難しいと述べています。
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レンズの実験で
こんばんは!いつもお世話になっています。 大学一年のものです。2つほどお聞きしたいんですが (1)レンズの実験で薄レンズの公式を利用して、p、q(1/p+1/q=1/fのp,qのこと)を測定し、焦点距離を求める実験なんですが、ベンチコリメーターに拡散板ホルダーをかぶせたのですが、これってなんででしょうか?? (2)薄レンズの公式の配置から、p+d=qをみたすdだけレンズを平行に動かしても、像が見える(大きさ、鮮明さはそれぞれだいぶ異なります…→これの理由は分かる)のはなぜでしょうか??レンズの公式から考えると単にp,qを入れ替えているだけなので、成り立つことはすぐ分かるのですが、物理的に成り立つ理由が分かりません。 実験ではまったく触れず、ただ単に個人的に興味があって、知りたいだけなので、『著作権の侵害でありマナー違反である』ことはないと思います。 ご回答よろしくお願いします。
- NASON
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どんな実験をやったのかは想像がつきました。 平たく言うと一つはオートコリメーターからの平行光線の集光点位置からレンズ焦点を求めた。 もう一つはコリメーター像を結像させてレンズの公式からfを求めたということですね。 後者の場合には何かスリットとかピンホールなど形がわかるような物体が必要だと思いますがそれはどうしましたか? その物体の照明としてコリメーターを使うのであれば、すりガラスを入れて拡散光にした方がよいですね。 これは作図すれば簡単にわかりますよ。平行光で照明したとして、物体の一点がどのように伝播するのか考えると、ただの光線の筋になってしまい、レンズの結像の図に書くように、物体の一点から光が広がって、レンズで集められてもう片方に集光するということになりません。 もちろん光線一筋でも結像はするのですが、光の回折広がりの影響が強くなって像がぼけるので集光点を見つけにくくなります。これは実験のときにやってみれば直ぐにわかったと思いますよ。
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- walkingdic
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>(1)ベンチコリメーターに拡散板ホルダーをかぶせたのですが、これってなんででしょうか?? 具体的実験装置を見ないと用途が特定できませんが、おそらく集光点位置におかれるものではないですか?(コリメーターの接眼レンズの焦点とか何らかの集光点位置という意味です) 人間の目はピントを確認するためには拡散板などを置いてピントを見ないと、正確な位置がわかりません。理由は簡単で人間の目にもピント調節機能があるため多少ずれてもそれで補正されてしまうためです。その誤差をなくすために拡散板をスクリーンとしてよく使います。 >(2)薄レンズの公式の配置から、p+d=qをみたすdだけレンズを平行に動かしても、像が見える >レンズの公式から考えると単にp,qを入れ替えているだけなので、成り立つことはすぐ分かるのですが、 ここまで理解されていて、 >物理的に成り立つ理由が分かりません。 こちらが理解できないのは何かどこかで勘違いをされているとか思い描いているイメージが間違っているのではという気がします。 p+d=q でd>0であれば、p>qなので(単純に凸レンズを考える)、 物体からpの距離にレンズ、そしてレンズからqの距離でスクリーンですよね。この場合には像はq/p倍の像が出来ます。 ちなみにスクリーンと物体を交換すると、今度はp/q倍の像が出来ますね。この状態というのは、平たく言えば、dだけレンズを動かしたのと同じですよね。 どこに勘違いまたは思い違い、あるいはイメージの違いがあるのか少し考えて見てください。
補足
ご回答ありがとうございました。 とても参考になりました。 (2)のほうは完璧に理解できました。 ただ少し僕の説明不足がありました。申し訳ありません! (1)のほうなんですが、拡散板ホルダーをかぶせたのはコリメーターの光源の部分でした。 その一つ前で、平行光線法(平行光線を入射して実像までの距離を測定する方法)では拡散板ホルダーをかぶせなかったのですが、なぜ薄レンズの公式を用いた場合では拡散板ホルダーをかぶせたのがわかりません。 回答をせっかくいただいたのに曖昧な質問をして申し訳ございません!よろしければ再度ご回答よろしくお願いします。
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