レンズと鏡 (Lens and Mirror)

光(光線)は,凸レンズや凹面鏡によって収束され, 一方,凹レンズや凸面鏡によって拡散されます. レンズや鏡を用いて光線をコントロールするシステム<光学系>は, CDの読取装置やカーブミラーから望遠鏡にいたるまで, さまざまな場所で上手に利用されています. レンズと鏡の基本的な性質をみておきましょう.


平面鏡

どこにでもある表面が平らな鏡が 平面鏡 (mirror) です.
鏡の中の像は,その位置にスクリーンを置いても像を映し出せないので, 虚像 (virtual image) と呼ばれます. その逆に,スクリーンに映し出せる像が 実像 (real image) です.
また,鏡に写った像−鏡像 (mirror image)− は,左右対称な像ですが, 上下対称ではありません.



凹面鏡

周囲に比べて中央部の凹んだ鏡が 凹面鏡 (concave mirror) です. 表面を滑らかな球面に仕上げた凹面鏡は, 入射してきた平行光線を集めることができます.
左の写真のように懐中電灯の中にも凹面鏡が使われています.

凹面鏡
光軸,焦点,焦点距離
球面鏡の公式



凸面鏡

周囲に比べて中央部の膨らんだ鏡が 凸面鏡 (convex mirror) です. 表面を滑らかな球面に仕上げた凸面鏡は, 入射してきた平行光線を一点から出てくるように拡散することができます.
左の写真のようにカーブミラーは凸面鏡です.

凸面鏡
光軸,焦点,焦点距離
球面鏡の公式



凸レンズ

周囲に比べて中央部の膨らんだレンズが 凸レンズ (convex lens) です. 表面を滑らかな球面に仕上げた凸レンズは, 入射した平行光線を一点に集めることができます.
左の写真はふつうの凸レンズです. また断面積が円形のものは円筒レンズと呼ばれます.


凸レンズ
円筒レンズ
光軸,焦点,焦点距離
レンズの公式



凹レンズ

周囲に比べて中央部の凹んだレンズが 凹レンズ (concave lens) です. 表面を滑らかな球面に仕上げた凹レンズは, 入射した平行光線を一点から出てくるように拡散することができます.
左の写真はふつうの凹レンズです.

凹レンズ
光軸,焦点,焦点距離
レンズの公式



重力レンズ

重力レンズとは,天体の重力場によって光が曲げられて, 遠方の天体の像が見える現象です.

ワイングラスの足の部分のように, 中央がそりあがった形になったレンズが, 重力レンズと等価な光学レンズ (optical lens equivalent with gravitational lens) です. 等価重力レンズは,重力場中における光線の曲がりのように, 入射してきた平行光線を曲げることができます. その結果,実際の重力レンズ現象のように, 二重像やリング像などを生ずることができます.

レンズの外観
平行光線
二重像
4重像
リング像

■F-BASICプログラム (Windows+Internet Explorerで動作します)
パラメータを入力し,重力レンズ像を作ってみてください.
簡易重力レンズ像作成


Go to Menu