凸レンズと光について

Question

凸レンズで光を集めることが出来るのは、凸レンズ(ガラス)と空気との境界面で
光が屈折するからとあります。
でも、本の図で光が屈折してるところに着目してみると、ガラスと空気の境界面
というより、凸レンズの中心で光が屈折しているように見えるのですが、
どういうことなのか教えてください。

Saturn5 · Accepted Answer

ご指摘の通りで、正しくは光はレンズと空気の境界面で２回屈折します。
でも、それでは作図が面倒だから、レンズの中央部分で１回屈折すると
考えます。レンズとしての屈折率もそのように計算したものです。
ですから、図は間違っていません。前提となる考え方を読み飛ばしている
だけです。

chiha2525 · Answer

他の回答のとおり２回屈折します。

ちなみに、プリズムを思い浮かべてもらうと分かり易いのですが、屈折する角度は波長によって微妙にづれます。なので望遠鏡ではレンズを使ったものは解像度の限界が低いので、代わりに鏡が使われています。
（なので屈折したあとの光が１本線の図は単色光のものと思ってください…いえ普通はそこまでこだわりませんが）

foobar · Answer

実際のレンズでは、レンズに入るときと出るときで2回屈折しますが、それを忠実に表す光線を描くと、焦点距離の基点となるレンズの中心をあらわしにくくなります。
レンズの中心、の取り扱いを明確にするために、中心で一回屈折する光線（理想的な薄肉レンズ（厚さ0のレンズ）での光線）を図に記載しているのかと思います。
（凸レンズ自体の図は、「凸レンズ」ってのを意識させるために描いているので、その図自体には意味が無い、ということになります。）

rimurokku · Answer

光の曲がり具合を説明するための、簡易な図だからでしょう。
厳密に言えば、光が入射するレンズ表面でまず屈折し、次にレンズから出る時の裏側の面でもう一度屈折しています。
レンズの光の屈折説明に、いちいちそこまで説明する必要も無いので、レンズ中心で一度に屈折する様に説明しているだけでしょう。

プリズムでの詳細な説明では、光が入射する時の屈折と裏側に出る時にもう一度屈折する状態が説明されます。
ご質問の絵の光の進み方の説明図が省略されて居る事は、プリズムでの屈折説明と同じ現象で説明が付くと思います。

kamobedanjoh · Answer

空気中とガラス内とで光の速度が異なるため、屈折現象が起きるのです。
光の速度は毎秒３０万キロとされていますが、これは、真空中での速度です。
媒体（光が通過して行く物質）によって、速度が変化するため、異なる媒体の境界で速度が変化しますが、その媒体を通り抜けた時点で元の速度に戻ります。
屈折現象は、コップに水を入れて箸を立てると、箸が曲がっているように見えることで確認出来ます。
最適な状態に研磨された凸レンズは、レンズを通過する全ての平行光線を、焦点に集中させます。
レンズ効果は、本当に素晴らしい発見だったと、感心しています。
「ガラスと空気の境界面で屈折する」というのは正しいのですが、レンズの場合は、中心部と端部とのガラスの厚みを滑らかに変化させることで、２回の屈折の結果、焦点に光を集めているのです。
結果だけを観察すれば「凸レンズの中心で光が屈折しているように見える」ことになります。

foomufoomu · Answer

本の図がテキトーに書かれているだけです。
正しくは、次のように書くべきです。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/2-3-0-0/2-3-2-1rennzuwotooruhikari.html

marere · Answer

その画像が間違っているからでは？

凸レンズと光について

他の回答のとおり２回屈折します。

実際のレンズでは、レンズに入るときと出るときで2回屈折しますが、それを忠実に表す光線を描くと、焦点距離の基点となるレンズの中心をあらわしにくくなります。

光の曲がり具合を説明するための、簡易な図だからでしょう。

空気中とガラス内とで光の速度が異なるため、屈折現象が起きるのです。

ご指摘の通りで、正しくは光はレンズと空気の境界面で２回屈折します。

本の図がテキトーに書かれているだけです。

その画像が間違っているからでは？

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