問題 3

焦点距離

f=20

cm の薄い凸レンズを空気中に置く。高さ

H=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=30

cm に置く。実像を

v>0

とし、薄レンズ式

1/f=1/u+1/v

、横倍率

m=-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=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

\frac1{30}+\frac1{60}=\frac3{60}=\frac1{20}\checkmark,\qquad \frac1{60}+\frac1{30}=\frac1{20}\checkmark

problems.proof.analysis

求めた二組の $(u,v)$ をレンズ式に戻すと、いずれも $1/f=1/20$ cm $^{-1}$ となり、与えられた $f=20$ cm と一致して整合する。