発散レンズ：常に虚像、常に縮小

1 · 予測

発散レンズの焦点距離は負である。収束レンズのように、実像や拡大像を形成することはあるか？

• ない — 発散レンズは物体距離にかかわらず、常に小さく正立した虚像を形成する。
• 物体が十分遠いときに実像を形成する。
• 常に実像と拡大像を形成する。

2 · 準備

1. diverging-virtual 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、倍率 m（縦軸）を物体距離 d_o（横軸）に対してプロットする。m が 1 を超えることはあるか？

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. d_o がどれほど大きくても、発散レンズでは d_i が負（虚像）のままで、m が正かつ 1 未満に保たれる理由を説明する。これは converging-real 実験の収束レンズの挙動とは異なる。

5 · 発展

1. ドアののぞき穴は、発散レンズ（または同様の広角設計）を使って、外にいる人を縮小した広い視野の像として見せる。のぞき穴の目的に縮小像がまさに適している理由を説明する。
2. d_o が非常に大きくなる（物体が非常に遠くなる）と、d_i は何に近づくか？レンズの焦点距離と比較し、発散レンズの虚像が自身の焦点を越えて移動できない物理的な理由を説明する。

この実験の物理

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