図1のように、焦点距離$f$の薄い凸レンズの中心を$\text{O}$として、レンズの左側、距離$x(x\gt f)$の位置に、光軸に対して垂直に物体$\text{PQ}$を置く。このとき、レンズの右側、距離$y$の位置にある光軸に垂直なスクリーン上に物体$\text{PQ}$の像ができた。ここでの$x$、$y$、$z$の関係式は$\fbox{1}$で表される。凹レンズに$\fbox{1}$の式を適用するには、物体がレンズの前面(左側)にあるときの$x$の符号を正、像がレンズの前面にあるときの$y$の符号を$\fbox{a}$、焦点距離$f$の符号を$\fbox{b}$とすればよい。

凸レンズでは物体が焦点の外側$(x\gt f)$にあるときにできる像は$\fbox{A}$、焦点の内側$(x\lt f)$にあるときにできる像は$\fbox{B}$、凹レンズでは物体が焦点の外側にあるときにできる像は$\fbox{C}$、焦点の内側にあるときにできる像は$\fbox{D}$となる。

• (1) 文中の$\fbox{1}$にあてはまる式を書け。
• (2) 文中の$\fbox{a}$、$\fbox{b}$の組合せとして適切なものを、表1の(ア)~(エ)の中から1つ選び、記号で答えよ。

  表1

  (2)	(a)	(b)
  (ア)	正	正
  (イ)	正	負
  (ウ)	負	正
  (エ)	負	負

• (3) 文中の$\fbox{A}$、$\fbox{B}$の組合せとして適切なものを、表2の(ア)~(ク)の中から1つ選び、記号で答えよ。
• (4) 文中の$\fbox{C}$、$\fbox{D}$の組合せとして適切なものを、表2の(ア)~(ク)の中から1つ選び、記号で答えよ。

  表2

  (3)	(A)	(B)
  (4)	(C)	(D)
  (ア)	正立虚像	正立実像
  (イ)	正立虚像	倒立実像
  (ウ)	正立虚像	正立虚像
  (エ)	正立虚像	倒立虚像
  (オ)	倒立実像	正立実像
  (カ)	倒立実像	正立虚像
  (キ)	倒立実像	正立虚像
  (ク)	倒立実像	倒立虚像

図2のように、焦点距離24cmの十分大きな薄い凸レンズを光軸が水平になるように置き、光軸上でレンズの中心$\text{O}$の左側、36cmの位置に点光源を置いたところ、光軸に垂直なスクリーン上に点光源の像ができた。次の問いに答えよ。ただし、速度と変位については鉛直上向きを正とする。

• (1) 移動中の速度
• (2) 変位

• (1) 移動中の速度
• (2) 変位

• (1) このときのレンズの中心から点光源までの距離を求めよ。
• (2) このとき、点光源の位置に長さ2.0cmの物体を鉛直に置いた。スクリーン上での物体の像の長さを求めよ。