Physic Labs

問題 3

焦点距離 f=20f=20 cm の薄い凸レンズを空気中に置く。高さ H=2.0H=2.0 cm の小さな発光物体を主軸に垂直にし、レンズ前方 u=30u=30 cm に置く。実像を v>0v>0 とし、薄レンズ式 1/f=1/u+1/v1/f=1/u+1/v、横倍率 m=−v/um=-v/u を用いる。(a) 像距離と像高を求めよ。(b) 像が実像か虚像か、正立か倒立かを述べよ。(c) 物体を遠ざけて u=60u=60 cm としたときの像を求め、大きさの変化を説明せよ。
problems.proof.stepOf
problems.proof.prevStepproblems.proof.nextStep
m=−v/u=−60/30=−2,h′=mH=−4.0 cmm=-v/u=-60/30=-2,\quad h'=mH=-4.0\ \mathrm{cm}
problems.proof.analysis

∣m∣=2|m|=2 は像高が物体の2倍であることを示す。負号は倒立を意味し、符号付き像高は −4.0-4.0 cm である。

problems.proof.pitfall. 倍率には符号があり m=−v/um=-v/u である。負号を落とすと正立像と誤判定する。