収束レンズ：2fより外側の実像

1 · 予測

物体が収束レンズの焦点距離より遠くにある。物体をレンズからさらに遠ざけると、反対側にできる実像はレンズに近づくか、それとも遠ざかるか？

• レンズに近づく — 遠い物体ほど焦点付近に像を作る。
• レンズから遠ざかる。
• 像距離は物体距離に依存しない。

2 · 準備

1. converging-real プリセットを開き、「リセット」を押す。レンズの焦点距離は 10 cm に固定されている。
2. 像距離と倍率の表示を有効にする。
3. 各試行の物体距離を設定し、像距離と倍率を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、1/d_i（縦軸）を 1/d_o（横軸）に対してプロットする。直線になるか？

4 · 分析

1. 1回の試行について、f = 10 cm を用いて 1/f = 1/d_o + 1/d_i から d_i を計算し、次に m = −d_i/d_o を計算する。両方を表と比較する。
2. 薄いレンズの式を使い、物体をレンズから遠ざける（d_o を増やす）と像距離が焦点距離へ近づく理由を説明する。

5 · 発展

1. すべての試行で倍率は負になる。負の m が、物体に対する像の向きについて物理的に何を意味するか説明する。
2. カメラレンズは、焦点距離より遠い任意の物体についてセンサー上に実像を作る。非常に遠いもの（d_o ≫ f）を撮影すると、像が常に焦点面のすぐ近くにできる理由をデータを使って説明する。

この実験の物理

← 実験に戻る