光学

眼と光学機器

眼は網膜上に倒立・縮小した実像を作り、水晶体の曲率を変えて異なる距離に焦点を合わせます。ルーペ・顕微鏡・望遠鏡はレンズ系で細部や遠方を観察します。

眼は網膜上に倒立・縮小した実像を作り、水晶体の曲率を変えて異なる距離に焦点を合わせます。ルーペ・顕微鏡・望遠鏡はレンズ系で細部や遠方を観察します。

応用と計算

クイックチェック

目は水晶体の曲率を変えて調節し、実像を網膜上に結びます。遠くを見るときは水晶体が薄くなり、近くを見るときは毛様体筋によって厚くなって屈折力が増します。近視では遠方の物体の像が網膜の手前にできるため、凹レンズで矯正します。遠視は一般に凸レンズで焦点を網膜へ移します。虫眼鏡は物体を焦点内に置く凸レンズで、拡大虚像を作ります。顕微鏡は対物レンズと接眼レンズで角倍率を高めます。実際の光学系では像がぼけたり歪んだりすることがあり、開口、レンズ品質、調整状態が鮮明さに影響します。

屈折望遠鏡は焦点距離の長い対物レンズで遠方の実像を作り、焦点距離の短い接眼レンズで大きな角度から観察します。目をリラックスさせたときの角倍率は概ね $M=f_{対物}/f_{接眼}$ です。これは見かけの角度を拡大するのであり、物体自体を大きくするのではありません。カメラも撮像素子上に実像を作り、焦点合わせでは像面が素子と一致するようレンズを動かします。