3分でわかる実像・虚像・焦点・焦点距離の意味や違い！登録者数95万人人気講師がわかりやすく解説

ライター／小野塚ユウ

この記事の「とある男が授業をしてみた」×「ドラゴン桜」のコラボ記事執筆を担当。自身も大学での研究経験を活かし、現役講師として活動している。

登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」とコラボ！

今回の記事は、人気講師YouTuberの再生回数23万回の授業をもとにまとめています。

また、こちらの動画の内容もふくまれています。ほかにも中学生・高校生向けのわかりやすい授業が多いので、ぜひ見てくださいね。

凸レンズと光、像について知ろう！

今回の動画では、「レンズを通る光」や「レンズで見える”像”」について学んでいきます。光が直進するという性質や光の屈折など、他の動画で学んだ知識が必要です。この動画より前の動画も参考にしながら、学習に臨みましょう。

レンズのはたらき

虫眼鏡などに使われる、中心がふくらんだレンズのことを「凸レンズ（とつれんず）」といいます。

凸レンズを使って近くのものを見ると、ものは大きく見えます。まさに虫眼鏡や拡大鏡の機能ですね。

皆さんは、虫眼鏡を使って近くのものを見るのではなく、遠くの景色を見たことがあるでしょうか？ぜひ試してみてほしいのですが、凸レンズには遠くのものを見るとさかさまに見えるという特徴もあるんです。

凸レンズを通して見えるものや、スクリーンなどにうつって見えるものをまとめて「像（ぞう）」といいます。像には大きく分けて「実像（じつぞう）」と「虚像（きょぞう）」の二種類がある、ということも覚えておきましょう。

凸レンズを通る光の図

image by Study-Z編集部

凸レンズについての問題でよくみられる図に沿って、重要キーワードをさらに確認しましょう。

ホワイトボードには縦に置かれた凸レンズが書かれています。その中央には、レンズと垂直になっている直線（⑦）があり、さらに3本の線で光の道筋が書かれていますね。

こちらの図にあるような、レンズと垂直になっている、レンズの中央を通る直線（⑦）を「凸レンズの軸（じく）」といいます。

また、動画内では”光が集まる点”（⑧）が「焦点（しょうてん）」という…という解説があるのですが、これについては少し補足させてください。

動画内のイラストには3本の光の通り道が書かれていますが、一番上の光は凸レンズの軸に平行な光ですね。凸レンズと通過すると屈折している様子が分かります。ここに、凸レンズの軸と平行になるような他の光があると、それらの光も凸レンズで屈折し、一か所＝焦点に集まるのです。

なお、凸レンズの軸上にある点から、凸レンズの中心までの距離を「焦点距離」といいます。

焦点距離はレンズによって異なりますが、一つのレンズの左右にみられる焦点距離の大きさは同じになっているんです。

image by Study-Z編集部

2種類の像（実像と虚像）

凸レンズと物体を置き、レンズを通して像ができる様子を見てみましょう。

一つの凸レンズをはさむようにして、一方には何かしらの物体を、その反対側には可動スクリーン（位置を動かせるスクリーン）を置きます。このスクリーンに凸レンズを通過した光がうつり、像が投影されることになるのです。

image by Study-Z編集部

実像の見え方と大きさ

物体を焦点よりも凸レンズから離れた位置（図中のBの位置よりも左側）に置くと、スクリーンには実像がうつります。この実像の向きは物体と上下左右が反対になる、というのがポイントです。

実像の大きさは、物体を置く位置によって変化します。レンズの中心からの距離が”焦点距離のちょうど二倍”の位置（A）に物体を置き、スクリーンもレンズから”焦点距離のちょうど二倍”の位置に置くと、実際の物体の大きさと同じ実像がうつるのです。

スクリーンに映る物体の像を、実際のサイズよりも大きくしたい場合は、スクリーンの位置はそのままに、物体をAからBの間…つまり「焦点距離のちょうど二倍の位置（A）から焦点（B）の間」におきましょう。

反対に、焦点距離のちょうど二倍の位置（A）よりも凸レンズから遠ざけると、物体の像は実際のサイズよりも小さくなります。物体があまり凸レンズから離れすぎると、実像が小さくなりすぎるので見えにくくなってしまいますね。

虚像の見え方と大きさ

物体を焦点（B）の位置よりも凸レンズに近い側に置くと、虚像ができます。虚像の向きは物体の向きと同じ。大きさは実際のサイズよりも大きくなります。

ここで注意！この時できた虚像は、実験装置中のスクリーンには映らない像なんです。

ではどこに見えるかというと、スクリーンの置いてある側から、凸レンズをのぞきこむ（凸レンズを通して物体を見る）と見ることができます。物体の背後にぼんやりとうかんで見えるのです。

実像も虚像も見えないとき

image by Study-Z編集部

ちょうど焦点に当たる位置に物体を置くと、像はできません。スクリーン上に実像はうつりませんし、虚像もできないのです。

次のおすすめ動画はこれ！

「実像・虚像・焦点・焦点距離」はわかりましたか。もし引き続きこのテーマに関心がある場合、次の動画で「凸レンズの作図」を学ぶと一層理解が深まります。

実像と虚像の違いを正確におさえよう！

今回は凸レンズについての知識や、実像と虚像について勉強しました。これらの知識を踏まえたうえで、次は作図に挑戦していくことになります。テストにもよく出てくる像の作図は、一度慣れてしまえば大きな得点源になる問題。ぜひ挑戦してほしいところです。

テストに限らず、凸レンズのしくみを利用した道具や現象というのは、身近にいろいろあります。まずは虫眼鏡などを使って、実際にできる像を確認してみたいですね。

この記事の目次

登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」とコラボ！

凸レンズと光、像について知ろう！

レンズのはたらき

凸レンズを通る光の図

2種類の像（実像と虚像）

実像の見え方と大きさ

虚像の見え方と大きさ

実像も虚像も見えないとき

次のおすすめ動画はこれ！

実像と虚像の違いを正確におさえよう！

3分でわかる実像・虚像・焦点・焦点距離の意味や違い！登録者数95万人人気講師がわかりやすく解説

この記事の目次

登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」とコラボ！

凸レンズと光、像について知ろう！

レンズのはたらき