小中学生のための「レンズの虚像」

理科のレンズの話で出てくる「(物をレンズと焦点に間に置いた場合にできる)虚像」ですが、何となく分ったような分らないような感じではありませんか。
(私も、最近やっと分かったのでお伝えしたいと思います)

==凸レンズの虚像とは==

「虚像」とは、簡単に言うと「光の屈折により、そこにあるように見える像です」。

レンズの虚像に似た虚像をイメージすると、「虚像」を理解しやすくなると思いますので2つ紹介します。

(同じような虚像1:蜃気楼)
蜃気楼は、海面の水分で光が屈折し、普通では見えない地域の風景が海上に見えます。蜃気楼は虚像です。

(同じような虚像2:水に差しこんだ棒)
水に棒を突っ込むと、棒が水面で曲がって見えます。これは光が水面で屈折するためです。水中に見える棒の部分が虚像です。

上の2つの虚像例は共に、「光の屈折により、元の形が違った場所や大きさに見えています」これが「虚像」です。

凸レンズの場合は、光がレンズに入る時と出るときに2回屈折することにより、遠くに大きく見えます。

==整理すると次のようになります==
次の図は、棒の先端と棒の中央からの光が目の網膜上に到達する様子を示しています(実際は棒の全ての場所からの光が網膜まで届いています)。

次の2つの説明のどちらかで分ってもらえると嬉しいのですが。

(説明1)物体と目の間に「光を屈折させるもの」があると、物体の位置や大きさが変わってみえる。その位置と形が変わった物体の姿が虚像です。
(実際に物体がある場所と、物体が見える場所が異なります)

(説明2)図aのように凸レンズを通して棒を見ると、図bのようにレンズなしで大きな棒(虚像)を見ていることと同じことになります。
(すなわち、目に入る光の方向と量は図aも図bも全く同じです)
=========

(レンズを分りにくくしている虚像の作図)
小中学校の理科の問題で、よく虚像の作図問題が出ます。その時の作図は次の図ですが、これだと目がどこにあるのかよく分りません。


もし目が横軸上にあったら、矢印の先端からの光は目に届きませんよね。目が右下にあるとすると、虫眼鏡を下の方から覗くのは変ですよね。 これが混乱を生む原因だと思います。