説明

平面鏡・凹面鏡・凸面鏡における像の形成を学ぶための幾何光学のインタラクティブシミュレーション。物体距離、焦点距離、ろうそくの高さを調整し、開始をクリックすると、主光線が光学台を進み、アニメーションで像を形成する様子が見られます。ろうそくをキャンバス上で直接ドラッグして位置を変更できます。

コントロール

鏡の種類:平面、凹面、凸面から選択します。

p(物体):物体から鏡までの距離。

|f|(焦点):焦点距離(球面鏡のみ使用可能)。

o(高さ):物体の高さ。

無限遠の物体:無限遠から来る平行光線をシミュレーションします。

開始:光線のアニメーションを開始します。

ドラッグ:光学台上でろうそくをドラッグして物体の位置を変更します。凹面鏡・凸面鏡では、鏡の縁をドラッグして焦点距離も変更できます。

グリッド:基準グリッドと目盛りを表示し、キャンバス上で直接距離を測定できます。

物理モデル

主光線は近軸(ガウス)近似で描かれます:軸に平行な光線→焦点を通って反射する;焦点を通る光線→軸に平行に反射する;頂点を通る光線→対称に反射する。ガウスの式 $\frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{p'}$ が像の位置を決定し、線倍率 $A = -p'/p$ が大きさと向きを示します。

色の凡例

光線(入射)

形成された像と反射光線

光線の仮想延長線(鏡の後ろ)

開発者

Rhakny Patryky Peixoto Araújo

参考文献

H. Nussenzveig, 基礎物理学コース — 第4巻:光学、相対性理論、量子物理学 (Edgard Blücher, 1998).

鏡 — 像の形成