レンズの像

質問

レンズの屈折率は、レンズにあてる光の波長によって微妙に異なりますよね。（だからプリズムを使って色ごとに光を分けられるわけですが）
それでは白色光源を暗所で凸レンズにあてると、スクリーンを置く位置によって違った色の像が見えたりするのでしょうか？（実験をやるなら大きい凸レンズを使ったほうが色の違いがはっきりするのかも…）

回答No.3

Hikaru99 · ベストアンサー

光の波長によって像に色ずれが生じる現象を色収差といいます。色収差には、軸上色収差と倍率色収差の２種類があります。

軸上色収差は、レンズ素材の屈折率が光の波長によって異なるため、光の波長によって焦点距離が違ってくるために起こります。「軸上」の「軸」というのは、光軸（レンズの軸）のことです。軸上色収差はレンズの有効系（レンズに光が入る径）を小さくすると、軽減することができますからレンズが大きいほど色収差が出やすいということになります。

一方、倍率色収差というのは光の波長によって像の倍率が変わる現象です。レンズの光軸から離れたところからやってくる光は波長によって像ができる位置がずれます。これは像面にできる像の高さが、波長によって異なることを意味します。ですから倍率色収差といいます。
倍率色収差はレンズの有効系を変えても軽減することはできません。絞りの位置を変えると軽減することができます。

こちらに図が出ています。
http://cweb.canon.jp/camera/ef/description/dictionary/a/a_002.html

軸上色収差が出ると、像に色のにじみが生じます。また倍率収差が出ると、周辺部で色ずれが起きて、像に色がついた縁がついているように見えます。

こうした色収差は望遠鏡や顕微鏡などの高倍率のレンズで問題になります。ニュートンが凹面鏡を使った反射望遠鏡を作ったのも、レンズだけを使った望遠鏡では色収差が生じて天体をうまく観察できなかったからです。

実験をするならレンズが大きくて暑いもの。倍率の高いレンズを使ってみてください。

１００円ショップで売っている老眼鏡のレンズを対物レンズ、普通の虫眼鏡を接眼レンズにし、アルミホイルなどの芯を使って望遠鏡を作ってみてはいかがでしょうか。

レンズについてはこちらの本が初心者向けでわかりやすいです。
図解入門よくわかるレンズの基本と仕組み（秀和システム）
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4798010286/qid=1130080904/sr=1-3/ref=sr_1_10_3/249-7915630-2748348

回答No.2

Teleskope

専門用語ですが　色収差（いろしゅうさ）　と言います。

↓赤が曲がりにくいので遠くで集光します。
http://www.olympus.co.jp/jp/lisg/bio-micro/omr/great-pic/image/02/RGB.gif

↓実際の風景はこんなふうになります。見たことが有りませんか？
http://www.paw.hi-ho.ne.jp/kouji-wada/raynox2.JPG

↓望遠鏡でピントを少しずつずらしながら星を撮影したものです。
http://homepage2.nifty.com/t-shimada/img/doublet.jpg
目を細めて見てください、ヒトの眼は紫側の感度が低いのが判りますね。
なので、

>>　白色光源を暗所で凸レンズにあてると、スクリーンを置く位置によって違った色の像が見えたりするのでしょうか？ <<

↓暗い所で実験をすると、こんな風に赤いフチが目立つことが多いでしょう。
http://www.wasurena.sakura.ne.jp/~hidepu/machine/digicam/photo/telescom5.jpg

回答No.1

shkwta

白色の点光源をスクリーンに投影すると、点にならないで、にじんだ円になり、その周囲に色がつきます。

これは、波長によって焦点距離が異なるためです。

手元の虫眼鏡でやってみると、波長が短い光のほうが焦点距離が短く、スクリーンを遠ざけるにつれて、像が

(1)周囲が黄色に色づいた円
(2)青いにじんだ円の中に黄色の点
(3)周囲が青色に色づいた円

と変化しました。

カメラや望遠鏡などの光学器械では、屈折率の変化の異なるガラスを組み合わせて、波長による影響が少なくなるように工夫しています（色消しレンズ）。

お礼

なるほど。波長による影響はほとんどないのが普通なのかと思っていましたが、逆にカメラなどは影響を少なくなるよう工夫してるわけですね。ありがとうございました。

手元の虫眼鏡で実験できるんですね。物理現象なら、人に聞く前に自分で実験するべきでしたよね(^^;