光源が左にあるとき、とつレンズの左に直方体のガラスを置いたら像のできる位置はどうなる？

質問

光源、とつレンズ、直方体のガラスという順番で置いてあるときに、像が結ばれる位置が直方体のガラスがないときとあるときで比べると、あるときの方が右になるというのは分かります。
では、直方体のガラスがとつレンズの左にある場合、像が結ばれる位置はどうなるのでしょうか。ガラスがないときと比べて像の位置がずれそうな気がしますが、どのように変化するのか作図を含めて分かりません。
どなたか、ご教授お願い致します。

回答No.3

shippo_ppk

レンズと物体の間に板ガラスを置くと、物体が右に移動した方角から光線がレンズに入射します。見かけ上、レンズに物体が近付いた訳なので、像は凸レンズから遠ざかります。

作図
１．ろうそくの炎の先端Aの位置から、板ガラスの厚みの1/3だけ右の位置をBとする
２．凸レンズの真ん中CとBを通る直線BCを引く（BCが板ガラスがら出て行く光線）
３．Aを通り、BCと平行な直線を引く（これが板ガラスに入って行く光線）

回答No.2

debukuro

直方体だと分かりにくいです
直方体の厚みでうんと広いガラス板と考えればいいのです
光がガラスに斜めに入る時は面から離れるように出るときは面に近付くように屈折します
ガラスの両側の面が平行なときは入射光と射出光は平行になります
これ考慮して作図をすればいいです

像と言うのは光源の像のことですよね

お礼

丁寧な解説ありがとうございます。
最初の方の質問の返答にも書きましたが、像が左にずれるのでは……という疑問が残ってしまいます。
やはり私の考え方が間違っているのでしょうか。

回答No.1

sanori

こんばんは。

直方体は、当然、斜めではなくまっすぐ置くのですよね。

１．
光源からの光の進行方向が水平方向であれば、何にも変わりません。
直方体の中も、まっすぐ水平に進みます。
（厳密に言うと、光が目的地に到達するまでの時間が、非常に僅かな時間だけ遅くなる、という違いはありますが。）

２．
光源が点光源であって、広がりがある光である場合は、
おそらく学校で習った、空気中から水やガラスの中に光が入ったときの屈折の仕方を思い出してください。
広がりのある光の１本１本について、屈折の角度を考えるのです。
つまり、直方体に入ると、１本１本の光の進行方向の角度が小さくなります。
そして、直方体の出口のところで、入り口の前の元の角度に戻ります。

以上、ご参考になりましたら。

お礼

丁寧な解説ありがとうございます。

作図をして気になったのが、たとえばろうそくの像がどのような倒立実像になるかの作図のときに、ろうそくの炎の先端から水平にとつレンズの真ん中まで線を引き、その線が次は焦点にいくようにまっすぐ線を引きます。もうひとつ、ろうそくの炎の先端からとつレンズの中央部分を通るように線を引きます。そして、その２本の線が交わったところに像ができる、という作図をしています。

とつレンズの左にガラスがあると、最初の線はガラスに対して垂直に侵入するので、屈折せずに直進するから問題ありません。ただ、後者の線はガラスに対して斜めから入ったために、最終的にガラスから出るときは入ったときの線と平行になりますが、若干上にずれます。そのため、像ができる場所が左にずれ、像の大きさも若干小さくなると思ったのです。

この考えは間違いなのでしょうか？