参考資料 レンズの話 目で見ているものは全て、光の反射です だから今こうして見ている世界とは 厳密には一瞬過去の世界ということになります 例えば、≪私が、今 あなたを見ている≫ということは 実際にはあなたに反射した蛍光灯の光を見ている ということです また、視覚からの情報の認識については このように言われています 視神経が、外界からの情報(形・色・動き)を 電気信号に変換して脳へと伝える 脳では、電気信号から得るバラバラな情報を組み立てる これによって外界が構築される＝認識 例えば、人間の眼の水晶体は凸レンズですから 網膜に映る像は、実際には倒立像(さかさまの像)なのです 脳がその情報を受けて、正立(せいりつ)像へ変換しているわけです ● レンズの話 虫眼鏡のレンズは凸レンズです 新聞の小さい字なんかを、虫眼鏡で見ると文字が大きく見えます この像は正立(せいりつ・上下逆さまでない)で 「虚像」と呼ばれています 虚像は、レンズより前方(物体側)に現れます 虚像とは、目(脳)が、光を逆向きにたどっていき 収束し交わる点を レンズの向こう側に見つけたときにできる像です 光は直進する性質をもちます 凸レンズに正面から、太陽光のような平行な光をあてると 光は屈折して1点に集まります この点を焦点(ここにモノを置くと焦げるので)といいます 以下、図は、転写です  レンズとは、レンズに対して真っすぐに入ってきた光を 一点(焦点)に集める道具です このときレンズの中心(主点)を通る光は曲げられずに直進し 他は、焦点に集まるように曲げられて進みます 逆からいうと、焦点を通過した光が、レンズにぶつかると 真っすぐに進むように曲げられることになります ローソクからは様々な方向に光がでていますが 以下のようになります  光の集まる場所に、紙(スクリーン)にを置くと 倒立(逆さま)の像が映ります このときの像を「実像」(光が実際に集まってできる像)といいます 像が逆さまになるのは 光がレンズを通ることで曲げられるからだそうです 物体を、レンズの焦点より近くに置くと「虚像」ができ レンズの焦点より遠くに置くと「実像」ができます  図のような場合、実像はできません 但し、人間がレンズを図のように見るとおもしろいことがおきます 人間が、図のように、ローソクを見る場合 人間は、レンズで光が曲げられているなどとは考えないので ２つの光のくる方向を逆にたどっていき ２つの光の交わる点に「ローソクがあるのではないか？」 という錯覚をおこすそうです 交わる点より、光がきていると錯覚をおこすそうです この錯覚を利用してモノを大きくみせるのが 虫眼鏡です また、この錯覚によってできる像が「虚像」です 望遠鏡のしくみを説明すると 凸レンズは、真ん中のふくらみが大きいと より文字やモノが大きく見えますが 実像は小さくなります そこで、「対物レンズ」には ふくらみの小さい凸レンズを使って大きな像を映し 「接眼レンズ」には、ふくらみの大きな凸レンズを使って 実像を更に拡大するわけです 「接眼レンズ」は 虫メガネの原理＝レンズより前方に虚像をつくる で 実像を大きくします より像を大きくするために接眼レンズを ２つ重ねたりもするといいます でもこのままだと、像は逆さまです そこで、最初のレンズ(対物レンズ)で逆さまにした風景を もう一枚のレンズ(正立レンズ)でもう一度逆さまにし この風景を接眼レンズで見るといったようにすれば 逆さまに見えない望遠鏡となるわけです ヒトの目のレンズは、水晶体というレンズで 外の光が水晶体を通り、網膜というスクリーンに 像を作ることでモノを見ているのです カメラのレンズも目のレンズも、像を作る原理は同じです 但し、ピントの合わせ方が違い カメラでは、レンズを動かしてピントを合わせますが ヒトの目はレンズの厚さを変えてピントを合わせているそうです 水晶体自体に弾力があるため レンズの厚みを変化させられるわけですが 現在の技術では、こういった弾力のあるレンズを 人工的に作り出すことはできないとされています 近くのものが見えずらい(老眼)のは 老化によって水晶体を厚くすることができなくなり 光を屈折させる力が弱すぎて 光の像を網膜の後ろで結んでしまうことによるそうです 一方、遠くのものが見えずらい(近眼)のは 光を屈折させる力が強すぎるため 光の像を網膜の前で結んでしまうことによるそうです レンズが厚くなる＝球面の曲率が大きくなるほど 焦点距離は短くなります この場合、凹レンズを使い矯正します 凸レンズには、光を集める働きがあり 焦点に、黒い紙などを置くと燃やすことができるのは その働きによります これに対し、凹レンズは 凸レンズとは逆に、光を屈折させ、広げる働きをもちます 凹レンズに現れる像は、つねに正立の虚像で レンズより前方(物体側)に現れます 凹レンズを通して見るものは 中心側に引っ張られた状態で見えることになるので 実際の物より小さく見えるそうです  |
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