第16章鏡とレンズMirrors and Lenses原書 p.495–540

16.1 Reflection 19In geometric optics, a straight line emerging from a point is called a (an) ________.

16.1 反射 19幾何光学で、ある点から出る直線を________という。

d. object distance

d. 物までの距離

20An image of a 2.0 -cm object reflected from a mirror is 5.0 cm tall. What is the magnification of the mirror?

20鏡に映った2.0 cmの物の像の高さが5.0 cmである。この鏡の倍率はいくらか。

a. 0.4

a. 0.4

21Can a virtual image be projected onto a screen with additional lenses or mirrors? Explain your answer.

21レンズや鏡を足せば、虚像をスクリーンに投影できるか。答えを説明せよ。

16.2 Refraction 22What does c represent in the equation $n=\frac{c}{v}$ ?

16.2 屈折 22式$n=\frac{c}{v}$でcは何を表すか。

23What is the term for the minimum angle at which a light ray is reflected back into a material and cannot pass into the surrounding medium?

23光線が材料の中へ反射し戻され、周りの媒質へ入れなくなる最小の角度を何というか。

24Consider these indices of refraction: glass: 1.52, air: 1.0003, water: 1.333. Put these materials in order from the one in which the speed of light is fastest to the one in which it is slowest.

24次の屈折率を考える。ガラス1.52、空気1.0003、水1.333。これらの材料を、光の速さが最も速いものから最も遅いものへ並べよ。

25Explain why an object in water always appears to be at a depth that is more shallow than it actually is.

25水の中の物がつねに実際より浅いところにあるように見える理由を説明せよ。

a. Because of the refraction of light, the light coming from the object bends toward the normal at the interface of water and air. This causes the object to appear at a location that is above the actual position of the object. Hence, the image appears to be at a depth that is more shallow than the actual depth.b. Because of the refraction of light, the light coming from the object bends away from the normal at the interface of water and air. This causes the object to appear at a location that is above the actual position of the object. Hence, the image appears to be at a depth that is more shallow than the actual depth.c. Because of the refraction of light, the light coming from the object bends toward the normal at the interface of water and air. This causes the object to appear at a location that is below the actual position of the object. Hence, the image appears to be at a depth that is more shallow than the actual depth.d. Because of the refraction of light, the light coming from the object bends away from the normal at the interface of water and air. This causes the object to appear at a location that is below the actual position of the object. Hence, the image appears to be at a depth that is more shallow than the actual depth.

a. 光の屈折のために、物から来る光は水と空気の境目で法線のほうへ曲がる。これによって物が実際の位置より上にあるように見える。したがって像は実際の深さより浅いところにあるように見える。b. 光の屈折のために、物から来る光は水と空気の境目で法線から離れるほうへ曲がる。これによって物が実際の位置より上にあるように見える。したがって像は実際の深さより浅いところにあるように見える。c. 光の屈折のために、物から来る光は水と空気の境目で法線のほうへ曲がる。これによって物が実際の位置より下にあるように見える。したがって像は実際の深さより浅いところにあるように見える。d. 光の屈折のために、物から来る光は水と空気の境目で法線から離れるほうへ曲がる。これによって物が実際の位置より下にあるように見える。したがって像は実際の深さより浅いところにあるように見える。

16.3 Lenses 26For a given lens, what is the height of the image divided by the height of the object ( $\frac{h_i}{h_o}$ ) equal to?

16.3 レンズ 26あるレンズについて、像の高さを物の高さで割ったもの($\frac{h_i}{h_o}$)は何に等しいか。

27Which part of the eye has the greatest density of light receptors?

27目のどの部分が光の受容器の密度が最も高いか。

28What is the power of a lens with a focal length of 10 cm?a. 10 m^–1, or 10 Db. 10 cm^–1, or 10 D

28焦点距離10 cmのレンズの度数はいくらか。a. 10 m^-1、すなわち10 Db. 10 cm^-1、すなわち10 D

29Describe the cause and result of chromatic aberration.

29色収差の原因と結果を述べよ。

16.1 Reflection 30Distinguish between reflection and refraction in terms of how a light ray changes when it meets the interface between two media.

16.1 反射 30光線が二つの媒質の境目に出会うときにどう変わるかという点で、反射と屈折を区別せよ。

31Sometimes light may be both reflected and refracted as it meets the surface of a different medium. Identify a material with a surface that when light travels through the air it is both reflected and refracted. Explain how this is possible.

31光が違う媒質の面に出会うとき、反射と屈折の両方が起こることがある。空気中を進む光がその面で反射も屈折もする材料を挙げよ。それがどうして可能かを説明せよ。

d. Light passing through air is partially reflected and refracted when it meets a glass surface. It is reflected because glass has a rough surface; it is refracted while passing into the transparent glass.

d. 空気中を進む光は、ガラスの面に出会うと一部が反射し一部が屈折する。ガラスが粗い面を持つので反射し、透明なガラスへ入るときに屈折する。

32A concave mirror has a focal length of 5.00 cm. What is the image distance of an object placed 7.00 cm from the center of the mirror?a. −17.5 cmb. −2.92 cm

32ある凹面鏡の焦点距離は5.00 cmである。鏡の中心から7.00 cmのところに置かれた物の像までの距離はいくらか。a. −17.5 cmb. −2.92 cm

33An 8.0 -cm tall object is placed 6.0 cm from a concave mirror with a magnification of –2.0. What are the image height and the image distance?

33高さ8.0 cmの物を、倍率−2.0の凹面鏡から6.0 cmのところに置く。像の高さと像までの距離はいくらか。

16.2 Refraction 34At what minimum angle does total internal reflection of light occur if it travels from water toward ice ?a. b.

16.2 屈折 34光が水から氷へ進むとき、全反射が起こる最小の角度はいくらか。a. b.

35Water floats on a liquid called carbon tetrachloride. The two liquids do not mix. A light ray passing from water into carbon tetrachloride has an incident angle of 45.0° and an angle of refraction of 40.1°. If the index of refraction of water is 1.33, what is the index of refraction of carbon tetrachloride?a. 1.60b. 1.49

35水は四塩化炭素という液体の上に浮く。二つの液体は混ざらない。水から四塩化炭素へ進む光線の入射角が45.0°、屈折角が40.1°である。水の屈折率が1.33のとき、四塩化炭素の屈折率はいくらか。a. 1.60b. 1.49

36Describe what happens to a light ray when it is refracted. Include in your explanation comparison of angles, comparison of refractive indices, and the term normal.

36光線が屈折するときに何が起こるかを述べよ。説明には角度の比較、屈折率の比較、そして法線という語を含めること。

16.3 Lenses 37What are two equivalent terms for a lens that always causes light rays to bend away from the principal axis?

16.3 レンズ 37光線をつねに主軸から離れるほうへ曲げるレンズを指す、同じ意味の語を二つ挙げよ。

38Define the term virtual image. a. A virtual image is an image that cannot be projected onto a screen.b. A virtual image is an image that can be projected onto a screen.c. A virtual image is an image that is formed on the opposite side of the lens from where the object is placed.d. A virtual image is an image that is always bigger than the object.

38虚像という語を定義せよ。 a. 虚像とは、スクリーンに投影できない像である。b. 虚像とは、スクリーンに投影できる像である。c. 虚像とは、物が置かれた側と反対側にできる像である。d. 虚像とは、つねに物より大きい像である。

39Compare nearsightedness (myopia) and farsightedness (hyperopia) in terms of focal point.

39近視と遠視を焦点の言葉で比べよ。

40Explain how a converging lens corrects farsightedness.

40集束レンズが遠視をどう補正するかを説明せよ。

41Solve the equation for in such a way that it is not expressed as a reciprocal.

41式をについて、逆数の形で表さないように解け。

42What is the magnification of a lens if it produces a 12-cm-high image of a 4 -cm -high object? The image is virtual and erect.

42高さ4 cmの物について高さ12 cmの像を作るレンズの倍率はいくらか。像は正立の虚像である。

43. The diagram shows a lightbulb between two mirrors. One mirror produces a beam of light with parallel rays; the other keeps light from escaping without being put into the beam.

43. 図は、二枚の鏡の間にある電球を示している。一方の鏡は光線が平行な光束を作り、もう一方の鏡は、光束に入らない光が外へ逃げるのを防いでいる。

Where is the light source in relation to the focal point or radius of curvature of each mirror? Explain your answer.

それぞれの鏡の焦点、あるいは曲率半径に対して、光源はどこにあるか。答えを説明せよ。

44An object is placed in front of a mirror that has a magnification of . What is the radius of curvature of the mirror?

44倍率の鏡の前のところに物を置く。この鏡の曲率半径はいくらか。

16.2 Refraction 45A scuba diver training in a pool looks at his instructor, as shown in this figure. The angle between the ray in the water and the normal to the water is 25°.

16.2 屈折 45プールで訓練するダイバーが、この図のように指導者を見ている。水中の光線と水面の法線の間の角度は25°である。

What angle does the ray make from the instructor’s face with the normal to the water ($n=1.33$) at the point where the ray enters? Assume $n=1.00$ for air.

指導者の顔から来る光線が水（$n=1.33$）に入る点で、この光線と水面の法線のなす角は何度か。空気の屈折率は$n=1.00$とする。

46Describe total internal reflection. Include a definition of the critical angle and how it is related to total internal reflection. Also, compare the indices of refraction of the interior material and the surrounding material.

46全反射について述べよ。臨界角の定義と、それが全反射とどう関係するかを含めること。また、内側の材料と周りの材料の屈折率を比べること。

16.3 Lenses 47. The muscles that change the shape of the lens in the eyes have become weak, causing vision problems for a person. In particular, the muscles cannot pull hard enough on the edges of the lens to make it less convex.Part A—What condition does inability cause? Part B—Where are images focused with respect to the retina?Part C—Which type of lens corrects this person’s problem? Explain.

16.3 レンズ 47. 目の水晶体の形を変える筋肉が弱くなり、ある人に視力の問題が起きている。とくに、筋肉が水晶体の縁を引っぱる力が足りず、凸の度合いを弱められない。A部——この不能はどんな状態を起こすか。B部——像は網膜に対してどこに焦点を結ぶか。C部——この人の問題を補正するのはどの種類のレンズか。説明せよ。

a. Part A—This condition causes hyperopia. Part B—Images are focused between the lens and the retina. Part C—A converging lens gathers the rays slightly so they focus onto the retina. b. Part A—This condition causes myopia.

a. A部——この状態は遠視を起こす。 B部——像は水晶体と網膜の間に焦点を結ぶ。 C部——集束レンズが光線を少し集めて網膜上に焦点を結ばせる。 b. A部——この状態は近視を起こす。

Part B—Images are focused between the lens and the retina. Part C—A converging lens gathers the rays slightly so they focus onto the retina. c. Part A—This condition causes hyperopia.

B部——像は水晶体と網膜の間に焦点を結ぶ。 C部——集束レンズが光線を少し集めて網膜上に焦点を結ばせる。 c. A部——この状態は遠視を起こす。

Part B—Images are focused between the lens and the retina. Part C—A diverging lens spreads the rays slightly so they focus onto the retina. d. Part A—This condition causes myopia.

B部——像は水晶体と網膜の間に焦点を結ぶ。 C部——発散レンズが光線を少し広げて網膜上に焦点を結ばせる。 d. A部——この状態は近視を起こす。

Part B—Images are focused between the lens and the retina. Part C—A diverging lens spreads the rays slightly so they focus onto the retina.

B部——像は水晶体と網膜の間に焦点を結ぶ。 C部——発散レンズが光線を少し広げて網膜上に焦点を結ばせる。

48If the lens-to-retina distance is , what is the power of the eye when viewing an object away?a. b.

48水晶体から網膜までの距離がのとき、離れた物を見ているときの目の度数はいくらか。a. b.