凸レンズで太陽光線を集めたときできる丸い形は太陽の形なのでしょうか。

Question

凸レンズで太陽光線を集めたときできる丸い形は太陽の形なのでしょうか。
それとも平行光線は理想的な凸レンズでは一点に集まるはずなので
光の収差と考えるべきなのでしょうか。
光の収差だとしても太陽が丸いので丸くぼけるのでしょうか。
どなたか教えていただけると助かります。
よろしくお願いいたします。

pasocom · Accepted Answer

太陽は非常に遠いところにあるので、そこからくる光線は「おおよそ平行光線だ」と言って差し支えありません。
＞自分の影が遠くなると少し大きくなります。
そんなことはありません。遠くの影の輪郭が「ぼやける」のはご存じかと思いますが、それは太陽が「点光源」ではなく、それなりの大きさを持っているからです。（見かけの直径は約0.5度あります）
焦点距離が30cm程度のレンズではいくら焦点を合わせても、太陽は直径1mm程度になるだけで、それ以上小さくなりません。もちろんレンズには収差があり、（レンズの収差とはレンズの誤差＝精密度合いのことです。光の収差というと光の波長による焦点距離の違い、すなわち一点に収束しない現象のことですが。）点光源からの光でも一点に収束しないことはあり得るでしょう。
しかし、現実の生活環境の中では、そもそも「点光源」というものはほとんどあり得ないので、レンズや光の収差が問題になる状況はまず、ありません。
ご質問の「太陽が点にならない」のは、明らかに太陽の大きさによるものです。
このことを確かめるには夜に同じことを月でお試しください。レンズで紙に映した場合、明らかに「三日月」や「半月」が映ることでしょう。

vsl2000 · Answer

凸レンズで太陽光線を集めたときできる丸い形は、凸レンズによる太陽の実像、つまり太陽の形です。

ztb00540 · Answer

太陽光線が完全な平行と考えている方がいますが、
平行なら、指を紙から離しても真影がうつりぼやけることはありません。
輪郭がぼやけるのは脇から斜めの光が入るからです。

equinox2 · Answer

>理想的な凸レンズでは一点に集まるはずなので
点光源であればその通りですが、太陽の場合、約0.5度角の大きさがありますので
写真と同様に、太陽が写ることになります。

その大きさは、焦点距離から計算でき、焦点距離が100mmのレンズなら、
（100×Tan0.25×2　mm　になります。　→　約0.87mm

理想的にはこの大きさですが、それより大きくなるのは収差や焦点位置との
ずれなどの影響です。

太陽が写っていることを実感できることは少ないですが、部分日食の際、
こもれびの形が欠けていることなどで実感できます。

焦点距離の長いレンズがあれば、実際に写った太陽を実感できます。
以下のサイトの写真はその例ですが、焦点距離が3500mm程度のレンズを
使用して太陽を写したところ、30mm以上の径の太陽が写っています。
（黒点も見えています）

http://www5e.biglobe.ne.jp/~titan/open%20air%20telescope%201.htm

私は、この写真の現場ではないですが、このレンズを使用して紙に写した
太陽像を実際に見ました。（黒点も見えました）
＃富士山麓スターウォッチングの会場で・・

ztb00540 · Answer

>それとも平行光線は理想的な凸レンズでは一点に集まるはずなので
太陽線は基本的に平行線ではありません。自分の影が遠くなると少し大きくなります。
白い紙に指の影を作り、指を太陽の方に持っていってください。少し大きくなります。
一点に集まらないのはレンズが歪んでいるせいでしょう。
四角い鏡で遠くに光を反射すると丸くなります。太陽が丸いからです。

凸レンズで太陽光線を集めたときできる丸い形は太陽の形なのでしょうか。

太陽は非常に遠いところにあるので、そこからくる光線は「おおよそ平行光線だ」と言って差し支えありません。

凸レンズで太陽光線を集めたときできる丸い形は、凸レンズによる太陽の実像、つまり太陽の形です。

太陽光線が完全な平行と考えている方がいますが、

>理想的な凸レンズでは一点に集まるはずなので

>それとも平行光線は理想的な凸レンズでは一点に集まるはずなので

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