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図1は、凸レンズ(平凸レンズ)の光軸に平行に入射した光線の進み方を表している。図1の凸レンズと同じ材質のガラス柱の中に、このレンズと同じ形の空洞を空け、空洞レンズを作った。ガラス柱の左端は平面であり、空洞レンズの光軸に垂直である。この空洞レンズに、光軸に平行な光線が入射した場合の光の進み方はどうなるか。最も適当なものを、下の①~④のうちから一つ選べ。

図 1
    

#センター06追試

本問のような片側が平らな凸レンズについては本編で解説してないのですが、この問題はレンズの問題というよりも、波の屈折の問題です。

波というものは、境界面に垂直に当たるときはそのまま真っ直ぐ進みますが、

斜めに当たるときは角度が変わります。

(境界面の前後で同じ媒質であれば角度は変わりませんが)

屈折率が小さくて波が速く進む媒質から、
屈折率が大きくて波が遅く進む媒質へ進行するときは、
入射角より屈折角の方が小さくなります。

逆に、
屈折率の大きい媒質から
屈折率の小さい媒質へ進行するときは、
入射角より屈折角の方が大きくなります。

凸レンズの境界面では、
屈折率の大きいガラスから、
屈折率の小さい空気への進行ですから、
屈折角が大きく、

空洞レンズの境界面では、
屈折率の小さい空気から、
屈折率の大きいガラスへの進行ですから、
屈折角が小さくなります。

答えはです。

 

直感的に考えても、光の進み方は、集光の逆の発散になるだろうとなんとなくわかると思います。