凸レンズ，光の進み方についての質問です。（中学受験理科）

図のように，焦点とレンズの間から出た光は，レンズを過ぎると，Ａのように進みます。

このとき，Ｂのようにまっすぐに進んだり，あるいはそれ以上 上へ屈折したりしないのはなぜでしょうか？

ご存知の方がいらっしゃいましたら，小学生にでもわかるように，どうぞ宜しくお願い致します。

（光はレンズの表面で２回屈折しますが，図では，レンズの中心で１回の屈折で表しています。）

No.3 ベストアンサー 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/12/22 14:46

一点から出た単色光の場合のみ当てはまる図です。

自然光の場合は、複数波長の光が混ざってるため、波長の長い赤はAより少し上に、波長の短い青はAより少し下を通ります。

で、単色光の場合は、添付した図の通りになります。

空気⇒ガラスに入った光：入射角(赤●)>屈折角(赤○）
ガラス⇒空気に入った光：屈折角(青●)>入射角(青○)

小学生なので屈折の法則はそういうもの、と覚えるのが良いです。

この回答へのお礼

早速のご回答，ありがとうございました！
たいへん勉強になりました。
どうもありがとうございましたm(__)m

お礼日時：2024/12/22 16:26

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2024/12/23 08:35

＞Ｂのようにまっすぐに進んだり，あるいはそれ以上 上へ屈折したりしないのはなぜでしょうか？

小学生レベルに対しては、そのような性質（屈折の法則）があるからと答えるしかありません。難しくは電磁気の方程式を解いて説明します。
屈折の法則は他の方が書いておられますから省略しますが、いきなりレンズを出すと混乱するかも。まず三角プリズムで考えます。三角の頂角が違う場合は光が出て行く方向はそれに応じた向きになります。レンズは頂角が違うプリズムを少しずつずらして重ねた多角形になります。重ねる数を増やせばレンズに近づきます。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2024/12/22 15:39

空気中からガラスに入るとき、そしてガラスから空気に出るときの2か所で「屈折」するからです。

屈折は、「空気中とガラスの中とでは、光の進む速さが違う（ガラスの中の方が遅い）」ことによって起こります。
↓
https://manabitimes.jp/physics/1882#google_vigne …
https://juken-mikata.net/how-to/physics/refracti …

レンズでは、入射するときと出るときのガラス面の角度が違うことによって、光は平行に屈折するのではなく場所によって違う角度で屈折します。これによって、「凸レンズ」や「凹レンズ」などを作ったり、焦点距離を変えることができるのです。

この回答へのお礼

ご回答，ありがとうございました！

お礼日時：2024/12/22 16:25

No.2 回答者： ご意見をお願いします。 回答日時： 2024/12/22 14:24

小学生であれば、光が水やガラスなどで屈折することはご存知かと思います。

レンズについて少し誤解があるような気がします。

光軸に平行な光はレンズを通ったら焦点に集まります、が、それはレンズがその様に作られているからです。レンズに似た形に適当に（球面状に）作られているわけではありません。現在のレンズは、その用途（用いる光）や材質にあわせて非常に精密に設計加工されているのです。単純な球面ではありません。

この回答へのお礼

ご回答，ありがとうございました！

お礼日時：2024/12/22 16:24

No.1 回答者： コンテラリアンAI 回答日時： 2024/12/22 14:03

私は詳しくないです。

それでも聞いてくれるなら、まず図は間違っています、これは表記的に書かれた物です、光が物質に当たった瞬間変化が起きます、図で言うとレンズの表面と裏面です、分かりやすくを希望なので、くどい説明ですと、レンズ裏でレンズから空気に変わる、つまり違う物質に当たるで曲がる図が正解です。

さて、簡単に光と言いましたが、光は私達の短で非常に難しい存在です、これを説明はできません、科学者も確定はしていない物です、光とは、波であり粒なのです、これは前提条件で、説明ができないです、実験で2つの性質の結果が得られていて、まさにレンズで屈折するのがその性質なのです、科学者に分からないことは、私のも分かりません。

さて、空中を直進してきた光は、レンズにぶつかると、並の性質で角度を変え減速します、小学校ではただ「屈折」と言います、物質が変わると、減速、屈折が起こります、これが光が「粒」でないのか「波」でないのかと言われている1例です、レンズの中を直進する光は再び物質の違い空気にぶつかり、また進路を変えます、それで光は集約するのですが、かなり説明を省いています、これはこういう物だと、その説目にには透明な物質とは何か、それぞれの違いがどう作用してるかの説明が非常に難しいです。

今言えるのはその図は少し違う、光の性質で違う物質を通る時減速する、その際進行方向を変える、です。

ご希望に添えましたかね？

この回答へのお礼

ご回答，ありがとうございました！

お礼日時：2024/12/22 16:24