中学理科中学1年生物理
凸レンズの像のでき方（実像・虚像）｜作図をやさしく【中1理科】
中1理科でつまずく「凸レンズの像」を図解で解決。焦点・焦点距離、レンズを通る3本の光のかき方、物体の位置で実像（倒立）と虚像（正立拡大＝ルーペ）が変わる理由を、作図の図とクイズ・練習問題でやさしく説明します。
◎このページのゴール
凸レンズの3本の光で像を作図し、物体の位置によって実像（倒立）や虚像（正立拡大）ができることを説明できるようになる。
「虫めがねでものが大きく見えるのに、どうしてスクリーンにうつる像はさかさまなの？」——凸レンズの像は、中1理科でつまずきやすい単元です。でも、レンズを通る光はたった3本を覚えるだけ。図でかいてみれば、実像も虚像も自分の手でつくれるようになります。
どこでつまずいた？
あてはまるものをタップ。そこから読むと近道です。
焦点・焦点距離とは
→やり方
- 光軸…レンズの中心を通る、まっすぐな軸（線）。
- 焦点（F）…光軸に平行に入った光が、レンズで屈折して1点に集まる点。レンズの両側に1つずつある。
- 焦点距離…レンズの中心から焦点までの距離。
太陽の光（ほぼ平行な光）を虫めがねで集めると、紙の上に明るい1点ができますね。あの点が焦点です。レンズの中心からその点までが焦点距離になります。
作図に使う3本の光
凸レンズを通る光のうち、進み方がはっきり決まっている3本を使うと、像の位置・大きさ・向きがわかります。
→やり方
- ① 光軸に平行な光 → レンズで屈折して、反対側の焦点を通る。
- ② レンズの中心を通る光 → そのまま直進する（曲がらない）。
- ③ 手前の焦点を通った光 → レンズで屈折して、光軸に平行に進む。
この3本は、レンズの反対側で1点に集まります。その集まった点が、物体の先たんの「像」の位置です。
オレンジが「①平行→焦点」、青が「②中心を直進」、赤が「③焦点→平行」の光です。3本が交わった点に、物体の先たんの像ができます。
光って3本も出てるの？ どの光をかけばいいか、いつも迷っちゃう…
じつは物体からは数えきれないほどの光が出ているよ。でも作図では、進み方がはっきり決まっている3本だけを使えばいいんだ。「平行→焦点」「中心→直進」「焦点→平行」。この3つを呪文みたいに覚えれば、2本かけば交点が決まる（3本目は答え合わせ）。だから最低2本でも像はかけるよ。
✓理解チェック①
物体の位置で像が変わる
凸レンズのおもしろいところは、物体をレンズに近づけるほど、できる像が変わること。焦点（F）と「焦点距離の2倍の点（2F）」を境に、4パターンに分かれます。
→やり方
- 2Fより外側（遠い）→ 小さい・倒立の実像（2Fと焦点の間にできる）。
- 2Fと焦点の間 → 大きい・倒立の実像（2Fより外にできる）。
- ちょうど焦点上（F） → 光が平行になり 像はできない。
- 焦点の内側（近い）→ 大きい・正立の虚像（ルーペ）。
「外側＝倒立の実像」「内側＝正立の虚像」と、焦点を境に大きく性質が変わるのがポイントです。
✓理解チェック②
実像と虚像のちがい
物体を焦点の内側（レンズに近い側）に置くと、3本の光はレンズの反対側で交わりません。かわりに、屈折した光を逆向きにのばす（点線）と、物体と同じ側の1点から出てきたように見えます。これが虚像。虫めがね（ルーペ）で大きく見える正体です。
点線が「光を逆にのばした線」。物体と同じ側に、正立（同じ向き）で大きな虚像が見えます。
✓コツ
実像…光が実際に集まってできる像。**さかさま（倒立）**で、スクリーンにうつる。
虚像…光が集まらず、のばした先に見える像。**同じ向き（正立）**で大きく、スクリーンにはうつらない（目で見るだけ）。
実像と虚像、どっちがどっちかすぐ忘れちゃう…
「スクリーンにうつるのが実像（さかさま）」と覚えよう。虫めがねでものを大きく見るときは、スクリーンなんていらないよね？ あれは虚像。正立で大きい＝虚像（ルーペ）、倒立＝実像。向きを見れば、すぐ見分けられるよ。
✓理解チェック③
よくある間違い
✕よくある間違い
実像も虚像もスクリーンにうつる、と思ってしまう。向きも「同じ向き」と決めつける
実像は倒立でスクリーンにうつる。虚像は正立でうつらない（目で見るだけ）
見分けるコツは向き。さかさま（倒立）なら実像、同じ向き（正立）なら虚像です。また、作図で光が反対側で交わらないときは、光を逆にのばして（点線）虚像をかくのを忘れないようにしましょう。
やってみよう（練習問題）
✏️ やってみよう①（基本：焦点と作図の光）
次の問いに答えましょう。
- レンズの中心から焦点までの距離を何といいますか。
- 「光軸に平行に入った光」は、屈折したあとどこを通りますか。
答えと解説を見る
- 焦点距離。
- 反対側の焦点を通る。これが作図で使う1本目の光です。
✏️ やってみよう②（標準：物体の位置と像）
凸レンズの前に物体を置きます。次の位置のとき、できる像の「向き（正立・倒立）」と「種類（実像・虚像）」を答えましょう。
- 物体が焦点距離の2倍より外側のとき。
- 物体が焦点の内側のとき。
答えと解説を見る
- 倒立の実像（物体より小さく、スクリーンにうつる）。
- 正立の虚像（物体より大きく、ルーペで見える像。スクリーンにうつらない）。
✏️ やってみよう③（応用：実験で確かめる）
スクリーン・凸レンズ・電球の物体を一直線に並べる実験を考えます。
- スクリーンにはっきりした像がうつったとき、その像は実像ですか虚像ですか。向きはどうなりますか。
- 物体をレンズに近づけていくと、ある位置からスクリーンに像がうつらなくなりました。このとき、レンズをのぞくと像はどう見えますか。
答えと解説を見る
- 実像で、向きは倒立（さかさま）。スクリーンにうつるのは実像だけです。
- 物体が焦点の内側に入ったため、スクリーンにはうつらず、レンズをのぞくと正立で大きい虚像が見えます（ルーペの状態）。焦点の位置（F）では光が平行になり、像はできません。
家おうちの方へ
凸レンズのつまずきは、ほとんどが「実像と虚像の区別」と「作図の3本の光」です。区別は向きで覚えさせるのが近道で、「さかさま（倒立）＝スクリーンにうつる実像」「同じ向き（正立）で大きい＝ルーペの虚像」と言いかえると定着します。作図は、まず「光軸に平行→焦点」「中心→直進」の2本だけで交点を出す練習から始めると負担が減ります。家に虫めがねがあれば、近づけたり遠ざけたりして、像が大きくなったり上下が反転したりするのを実際に見せると、図と体験がつながって一気に理解が進みます。
凸レンズは「3本の光」と「焦点を境に像が変わる」をつかめば、作図も区別もこわくありません。カメラも虫めがねも目も、同じ1つのしくみで動いていると気づけると、理科がぐっとおもしろくなります。
📌 1分まとめ（声に出して読もう）
- 凸レンズには焦点があり、レンズの中心から焦点までの距離が焦点距離。
- 作図に使う光は3本。光軸に平行な光→焦点へ／中心を通る光→直進／焦点を通った光→光軸に平行。
- 物体が焦点より外側にあると、倒立（さかさま）の実像ができる（スクリーンにうつる）。
- 物体が焦点の内側にあると、正立（同じ向き）で大きな虚像＝ルーペ（スクリーンにうつらない）。
- 焦点の位置では光が平行になり、像はできない。
よくある質問
凸レンズの焦点・焦点距離とは何ですか？
焦点とは、光軸に平行に入った光が凸レンズで屈折して1点に集まる点のことで、レンズの両側に1つずつあります。焦点距離は、レンズの中心から焦点までの距離のことです。太陽の光を虫めがねで集めたときにできる明るい点が焦点です。
実像と虚像のちがいは何ですか？
実像は光が実際に集まってできる像で、さかさま（倒立）になり、スクリーンにうつります。虚像は光が集まらず、光を逆にのばした先に見える像で、同じ向き（正立）で大きく、スクリーンにはうつりません。見分けるコツは向きで、さかさまなら実像、同じ向きなら虚像です。
なぜ虫めがねでものが大きく見えるのですか？
物体を焦点の内側（レンズに近い側）に置くと、屈折した光がレンズの反対側で交わらず、光を逆にのばした先に正立で大きな虚像が見えるからです。これがルーペ（虫めがね）で大きく見えるしくみで、この像はスクリーンにはうつりません。
作図に使う3本の光はどれですか？
光軸に平行な光は屈折して反対側の焦点を通り、レンズの中心を通る光はそのまま直進し、手前の焦点を通った光は屈折して光軸に平行に進みます。この3本がレンズの反対側で集まる点が像の位置です。2本かければ交点が決まるので、最低2本でも作図できます。