A Learning Program to Understand differences between Virtual Images and Real Images
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われわれは簡易な道具や教具を用いて光の諸現象を学ぶ教 材について検討を続けてきた. 前回は,手鏡の枚数を段階的 に増やすことによって,反射における光の行路を幾何学的に表 現し,実像と虚像の理解へと導く学習プログラムについて報告 した.今回は,立体的に見える像の観察を通して,虚像と実像 の相違点の理解を深める学習プログラムについて議論する. 反射によって立体像が観察される例に,ボルマトリクスと呼 ばれる凹面鏡による合わせ鏡がある.図1に示すように凹面鏡 の底に小物体を置くと,その直下に反射光による虚像が見られ る.同じ形状でその中央に穴のある凹面鏡で,これに蓋をする と,2回の反射によって作られた実像が浮き上がって見られる (図2).手を差し伸べてもこれをつかむことができず,実物 と区別がつきにくい.真上付近からこれを眺めると,底付近に 実際の物体とその1回反射の虚像があり,穴付近には.2回反 射と3回反射による実像がある(図3). 凸レンズで立体的な実像を観察するには,屈折光が大きな立 体角で焦点に集まる必要がある.そのためには,凸レンズとし て,面積の大きなフレネルレンズを用いるとよい(図4).小 型凸レンズを通して見られる実像が立体的でない理由を,レン ズの大きさと立体角および観察者の両眼の位置とを関連づけ て考察する授業を展開する. また,光の行路を作図することによって,焦点の概念を導入 し,虚像と実像が立体視されることの理解へと進む. 以上の事項を組み合わせた授業構成について考察する. 図1.凹面鏡に載せられた物体.