実像か虚像か？

質問

スプーンに映る自分の姿が上下左右逆になりますが、
これは実像、虚像のどちらになるでしょうか。
凹面鏡の作図で考えると実像のように感じますが、
平面鏡の作図で考えると虚像のようにも感じます。
よろしくお願いします。

回答No.2

paddler · ベストアンサー

> スクリーンがないのになぜ実像が見えるのか

小学校/中学校で習ったように、虫メガネ（凸レンズ）は物体～レンズ間の距離によって実像と虚像を作る場合の両方があることはお分かりですよね。そして虚像は正立（左右上下が反転しない）で、実像は倒立（左右上下が反転）でしたね。この実像の場合、結像位置にスクリーンをおけば、スクリーン上に像を観察することができる訳です。今、物体～虫メガネ～スクリーン～目が一直線上にある状態を考えてみてください(つまりスクリーンの裏から、スクリーンにできた像を見る)。この時、スクリーンだけを取り去るとどうなりますか？
やはり虫メガネ越しの倒立像が、今度は直接見えるはずです。これは作図してみると分かることですが、「結像」というのは物体上のある１点がスクリーン上で再び１点に集光することですから、これって別にスクリーンがあってもなくても１点は１点ですよね？　物体～虫メガネ～結像位置にスクリーン～スクリーン後方に第二の凸レンズ(目の水晶体)～その結像位置に第二のスクリーン(目の網膜)、という結像関係を作図してみてください。第一のスクリーンを取り去ったとき、そのスクリーン上の１点へ結ぶように集光してきた光線をそのまま延長していって第二の凸レンズまで引いてやると、そのまま第二のスクリーン上に像ができますよね？　これは、第二の凸レンズで、虫メガネによってスクリーンの位置にできていた実像を今度は空中像として見ているのです。

> 仮にパイプの断面のような鏡の場合は、合せ鏡と同じような現象が起こるのですが、．．．

いいところに気が付きましたね。
これは、レンズでも同じタイプのものがあります。シリンドリカルレンズといって、円柱の一部分を切り取った、カマボコ状のレンズです。
さて、この円筒ミラーですが、断面が円弧になる方向には凹面鏡、直線になる方向には平面鏡として作用します。だから、一言でこのミラーでできる像は実像か虚像かって言うことはできないのです。この円筒ミラーでできる像らしきものを、スクリーンを一番集光した位置に置いて良く見てやると、一方向には何となく集光していて、一方向にはボケていませんか？

補足

円筒ミラーを何とかしようと思ったのですが、代替品が手に入りませんでした。スクリーンをおいて…ということはできませんでした。何となくイメージはできます。合せ鏡は虚像、円形ミラーは何ともいえない像で別のものなんですね。なるほど。

ところで、
＞第一のスクリーンを取り去ったとき、そのスクリーン上の１点へ結ぶように集光してきた光線をそのまま延長していって第二の凸レンズまで引いてやると、そのまま第二のスクリーン上に像ができますよね？

とありますが、そうなると網膜にできる像が倒立しなくなるように思うのですが…。しかし倒立して見える。
どうしてでしょうか。

回答No.4

paddler

> まとめると
> スプーンで見える像は実像、
> 合せ鏡で見える像は虚像、
> ハーフパイプの内側のような鏡で見える像（像にはなり> ませんが）は横方向は実像的、縦方向は虚像的、
> 凸レンズ越しに倒立して見える像は実像
> ということで間違いないでしょうか。

「人間の目」でみたときの見え方、としてはそれで良いと思います。

回答No.3

paddler

> しかし倒立して見える。どうしてでしょうか。

私達は普段どうやって像を見ていますか？
肉眼だけで見る普通の景色は網膜上では倒立像ですよね？

人間の脳はその網膜上の倒立像を正立像として認識していませんか？

補足

ありがとうございます。
網膜上は確かに倒立像ですよね。

まとめると
スプーンで見える像は実像、
合せ鏡で見える像は虚像、
ハーフパイプの内側のような鏡で見える像（像にはなりませんが）は横方向は実像的、縦方向は虚像的、
凸レンズ越しに倒立して見える像は実像
ということで間違いないでしょうか。

回答No.1

paddler

> これは実像、虚像のどちらになるでしょうか。

いきなり結果だけを教えてもらうのは、g-joさんにとって「最も良い」方法だとは思いませんので、少し回りくどい回答をします。

まず、「実像」が何で、「虚像」が何かは分かっていますか？　ここからして分からなければ話になりません。まず、そこから勉強しなければ。

さて、分かっていたとして、

　「自分で確かめてみよう」

としましたか？　これは決して「本」を見たり、「インターネットで検索」したり、「人」に聞いたりすることでなく、「自分で材料を調達」して、「自分で実験条件を考え」て、「自分の手」でやってみて、「自分の目」で見て、「自分の頭」で解釈することを意味しています。実験ができないようなモノなら「作図」に頼るしかないかも知れませんが。

この場合には必要なモノはスプーンだけですから、すぐにでもできますよね？

ヒントは、「人間の目で見える像で実像か虚像かを区別するのは結構難しい」ということです。自分を映さないで、他のモノを映して、その像がどうなるのかを観察してみましょう（どうやれば観察できるかも考えましょう）。すぐに答えは自分で分かるはずです。（スプーンは凹面鏡と言うには歪みが大きいので像はきれではありませんが。）

そして、実験でどちらになるのか分かったら、それを「作図」でも裏付ける、という作業に進みましょう。

お礼

回答ありがとうございます。
一応、試したうえで書き込みしたつもりなのですが、
理解力が劣っているようで…。
スプーンで見える像は実像だと考えています。
しかし、合せ鏡で左右または上下が入れ替わって像（虚像？）ができる現象との違いと、スクリーンがないのになぜ実像が見えるのか（網膜がスクリーン？）という点で躓いているようです。それと、うまく伝わらないかもしれませんが、仮にパイプの断面のような鏡の場合は、合せ鏡と同じような現象が起こるのですが、この場合にできる像は実像なのか虚像なのか混乱しています。
もう一押しお願いします。