💡 ヒント:凹面鏡と凸レンズ

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

凹面鏡(球面鏡)は焦点距離 \(f = R/2\)(\(R\) は曲率半径)を持つ反射光学系。レンズと組み合わせると光が往復するので、像作成→鏡で反射→もう1度レンズ通過、という3ステップになります。

レンズと鏡では公式は同じ形(\(1/a + 1/b = 1/f\))ですが、鏡では「反射後に光が逆向きに進む」ので空間配置に注意が必要です。

✏️ 求めるもの

レンズ+凹面鏡の組合せでできる最終像の位置と倍率、または特定条件(実像が物体と同じ位置に戻る等)。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. レンズで1段階目の像:\(b_1 = \dfrac{a_1 f_L}{a_1 - f_L}\)
  2. 鏡から見た物体距離:\(a_2 = d - b_1\)(\(d\):レンズ–鏡距離)
  3. 鏡で2段階目の像:\(b_2 = \dfrac{a_2 f_M}{a_2 - f_M}\)
  4. レンズで3段階目:反射光がレンズに戻るので \(a_3 = d - b_2\) でレンズ公式適用
注意

鏡では実像は鏡の手前側(光源と同じ側)にできる。レンズと鏡の符号規約が混乱しやすいので、ステップごとに「光がどちら向きに進んでいるか」を確認しながら式を立てよう。