凸レンズの焦点距離の調べ方

お世話になります。
凸レンズの焦点距離を簡単に知るには、どのような方法でどのようにすればわかりますか。
詳しい方ご教示願います。

No.3 ベストアンサー 回答者： tance 回答日時： 2011/01/29 10:54

見ただけで判る方法は・・・すぐには思いつきません。

あらかじめ、そのためのチャートのようなものを作るなら、何か方法が
あるように思えますが、具体的なやりかたは今はありません。

室内で焦点距離を測るのでしたら、遠くの蛍光灯や窓の像を紙に映して
紙とレンズの距離を測るのが一番簡単でしょう。

「遠くの蛍光灯や窓の像」からの光線は、太陽からの光線とちがって
完全に平行光線とは言えないので、誤差となりますが、簡単に測るには
十分です。

もう少し具体的に言うと、上記のようにして測った焦点距離と、
レンズ～「遠くの像」との距離の比がどのくらいあるかで誤差が
判ります。

測った焦点距離を f とし、レンズ～「遠くの像」の距離を a とすると
a/f が10くらいだと測定誤差は約10%あります。
a/f が100くらいだと測定誤差は約1%あります。

上記の誤差分、測定した f を減らせばより正確になります。
例えば、f が100mmと測定されて、レンズから蛍光灯までの
距離が2mだったら、2000m/100m=20なので、100mmを 1/20 だけ
小さくすれば誤差補正になります。補正後の焦点距離は
100 - 100/20 = 95mm となります。

No.5 回答者： equinox2 回答日時： 2011/01/29 19:08

焦点距離が比較的短い場合は、No3、No4様の回答の方法が一番簡単でしょう。

室内で、蛍光灯の真下に白い紙を置き、蛍光灯を写してみれば判ります。

焦点距離が１ｍ程度になると室内ではこの方法はやりにくいので、私は
以下の方法で3.5ｍ程度の焦点距離のレンズを測りました。
＃誤差は数十ｃｍ程度でした

室外の遠景が見える位置にレンズを立て、レンズ越しに遠景を見ながらレンズから
離れていきます。
焦点より近い距離では遠景は正立した状態で見えていますが、途中でなにも見えなくなり
もっと離れると遠景が倒立像になります。

この遠景が見えなくなる点がほぼ焦点の位置ですので、レンズと眼の間の距離を計ります。
＃見えなくなる範囲はある程度の範囲があるので、何度かやってみて中央値を
＃探してみてください。

以上、ご参考まで

No.4 回答者： BookerL 回答日時： 2011/01/29 17:26

　例えば照明器具の像を作り、照明器具とレンズの距離・レンズと像の距離を測ります。

それらの距離をそれぞれ ａ、ｂ とすると、レンズの公式　１/ｆ ＝ (１/ａ) ＋ (１/ｂ)　から計算できます。

　例えば、照明器具から １００ｃｍ のところにレンズを置き、レンズの後ろ側に紙を置いて、紙に照明器具の像ができるとき、レンズと紙の距離が ２５ｃｍ だったとすると、

１/ｆ ＝ 1/100 ＋ 1/25

となりますから、ここから

１/ｆ ＝5/100 ＝ 1/20
ｆ ＝ 20

のように焦点距離を求めることができます。

No.2 回答者： vsl2000 回答日時： 2011/01/29 09:39

　簡単に知るには、ということはあまり精度は要求しないのでしょうか？

　そうでしたら、＃１のお答えのように、たとえば太陽光線を一点に集めてみるという方法がよく用いられますね。
　ミリ単位あるいはそれ以下まで正確にというのでしたら、光学台のような測定装置が必要でしょう。
http://www.shimadzu-rika.co.jp/kyoiku/butsuri/hi …

No.1 回答者： htms42 回答日時： 2011/01/29 08:03

「焦点距離」は文字通り「焦点までの距離」です。

太陽光線を集めて新聞紙の黒い字のところに当てると「焦げ」始めます。
凸レンズで光を集めることができるということから出てきた言葉です。
だから光を集めてみて距離を調べればいいです。
太陽光線は平行光線とみていいですから光を点に集めることができればその点までの距離が焦点距離です。

この回答への補足

htms42様
お世話になります。
言葉足らずでしたが、室内でおこなうのと、できればレンズ越しに何かを見ただけでわかる方法はないでしょうか。
よろしくお願いいたします。

補足日時：2011/01/29 09:39