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原理・法則

- 光の反射と屈折 -

光の反射と屈折

光は真っ直ぐに進みます。しかし、鏡などに当たると反射します。
光と鏡との接点を結んだ線と鏡からの垂線が作る角度と、反射光と鏡との接点を結んだ線と鏡からの垂線が作る角度は必ず一致します。また、光は空気中など他の物質の中に入っていく時に少し曲がります。これを屈折といいます。
屈折の割合は、水・油・ガラス等物質によって異なります。

- レンズと焦点距離 -

強度の凸型レンズの場合
中度の凸型レンズの場合
弱度の凸型レンズの場合
平面レンズの場合
弱度の凹型レンズの場合
中度の凹型レンズの場合
強度の凹型レンズの場合

凸レンズには光を1点に集める性質があります。
同じ厚さならレンズが短い程、同じ長さなら、レンズが厚い程焦点距離は短くなります。
凹レンズには光を拡散させる性質があります。レンズと焦点距離の関係は凸レンズと同様です。
凸レンズの場合物体が焦点距離外にあるならば反対側に逆さまの実像が、焦点距離内にあるならば、レンズと同じ側に同じ向きの虚像ができます。

身近な事例

- 凸レンズの取扱に注意しよう -

凸レンズの取扱に注意しよう

凸レンズの光を集める性質を利用して、新聞紙などの燃えやすいものに太陽光の焦点を当て続けると、発火して火災他の原因となります。くれぐれも興味本位に虫眼鏡でいたずらしないようにしましょう。
また、猫よけのペットボトルや金魚鉢、窓に付けた吸盤等も同様に、太陽の光の屈折・反射により焦点ができ、発火に至ることがあります。近くに燃えやすいものを置くのを控えましょう。

- 望遠鏡の歴史と仕組み -

ガリレオ/ガリレオ式望遠鏡

1609年 ガリレオ/ガリレオ式望遠鏡

凹レンズと凸レンズを用いた天体望遠鏡を初めて天体観測に利用「反射式望遠鏡」の誕生

ケプラー/ケプラー式望遠鏡

1611年 ケプラー/ケプラー式望遠鏡

凸レンズと凸レンズを組み合わせた望遠鏡を制作。誤差(色収差)がひどく、改善には望遠鏡を長くする必要あり→「屈折式望遠鏡」の限界

カセグレン/カセグレン式望遠鏡

1672年 カセグレン/カセグレン式望遠鏡

ニュートン/ニュートン式望遠鏡

1688年 ニュートン/ニュートン式望遠鏡

シュミット/シュミット・カセグレン式望遠鏡

1910年 シュミット/シュミット・カセグレン式望遠鏡

マクストフ、パウワーズ/マクストフ・カセグレン式望遠鏡

1941年 マクストフ、パウワーズ/マクストフ・カセグレン式望遠鏡

電波望遠鏡の登場

電波望遠鏡の登場