【理科 中学1年 #7】光の性質（反射・屈折） 練習問題（ステップ1d）

(1) 15 cm　(2) 10 cm

解き方

– (1) 30 cm が焦点距離の 2 倍です。
– (2) レンズは真ん中なので、物体まで 20 cm・スクリーンまで 20 cm です。20 cm が 2 倍なので、焦点距離は 10 cm です。物体とスクリーンの間（40 cm）は、焦点距離の 4 倍になっています。

(1) A…ウ、B…ア、C…エ、D…ア、E…イ、G…オ
(2) A、E、D、B

解き方

目印は焦点 12 cm と 2 倍の 24 cm です。
– A 18 cm：12 cm と 24 cm のあいだ → ウ
– B 36 cm：24 cm より遠い → ア
– C 6 cm：焦点より内側 → エ
– D 30 cm：24 cm より遠い → ア
– E 24 cm：ちょうど 2 倍 → イ
– G 12 cm：ちょうど焦点 → オ

(2) 焦点の外側では、物体が焦点に近いほど実像は大きくなります。実像ができるのは A・B・D・E で、焦点に近い順は A（18）、E（24）、D（30）、B（36）です。B と D はどちらも「小さい実像」ですが、焦点に近い D のほうが大きくなります。C の虚像も物体より大きいのですが、実像ではないので入れません。

(1) 焦点と焦点距離の 2 倍のあいだ（レンズから 10 cm より遠く、20 cm より近い所）
(2) 近づける。像は大きくなる。

解き方

– (1) 大きい実像ができるのは、物体が焦点と 2 倍のあいだにあるときです。
– (2) スクリーンが遠くなるので、実像はレンズから遠くにできなければなりません。焦点の外側では、物体を焦点に近づけるほど実像は遠く・大きくなります。だから絵をレンズ（焦点）に近づけます。ただし焦点まで近づけると像はできなくなるので、焦点より外側で動かします。
– カメラでは物体が動き、レンズと受け止める面の間を変えました。プロジェクターでは、スクリーンが遠くなったのに合わせて、絵の位置を変えます。どちらも同じ決まりを使っています。

(1) 平行な光は、レンズの所（上へ 2 マス）で曲がり、右の焦点（右 3 マス）を通って進む。中心を通る光は、そのまままっすぐ進む。
(2) どちらも「右へ 3 マス進むと下へ 2 マス」
(3) 2 本の光は平行で、どこまで行っても交わらず、逆にのばしても交わらないので、実像も虚像もできない。
　満点の条件は、(2) で分かった「2 本の光は同じ傾きで平行なので、交わらない」を根拠にして、像ができないと言えていること。結論は「像はできない」でも「実像も虚像もできない」でも正解とする。「逆にのばしても交わらない」は書いていなくても満点とする。平行な線は逆にのばしても交わらないので、「平行で交わらない」と書けば、虚像ができないことも言えているからである。書いてあっても減点しない。「実像はできない」とだけ書いて虚像にふれていない答えは、満点にしない。「物体が焦点の上にあるから」だけの答えも、2 本の光がどう進むかが書かれていないので満点にしない。

解き方

平行な光は、レンズの上へ 2 マスの点から右の焦点まで「右へ 3・下へ 2」です。中心を通る光は、物体の先端からレンズの中心まで「右へ 3・下へ 2」で、その傾きのまま進みます。同じ傾きなので、2 本は平行です。動画の問2で、D に物体を立てて方眼にかいて見せた 2 本の光を、今度は自分の作図で確かめました。

答えの図

レンズの左 6 マス、高さ 3 マス、上向き。

解き方

平行な光（レンズの後に右の焦点を通る）と中心を通る光を、レンズの右側から逆向きに点線でのばすと、左 6 マス・上へ 3 マスで交わります。

答えの図

実像は光が実際に集まってできる像で、スクリーンに映り、物体とスクリーンを同じ向きから見ると、向きは物体と上下左右が逆になる。虚像は光が集まっていないので、スクリーンに映らず、レンズをのぞくと見え、向きは物体と同じになる。

解き方

「映るか」「向き」の 2 点で比べると整理できます。実像の向きを「上下が逆」とだけ書いた人は、それでは足りません。1c で学んだように、物体とスクリーンを同じ向きから見ると左右も逆になり、上下左右が逆（180° 回した形）になります。