・ダウンロード版プログラムは大画面でご利用いただけます。 ・プログラムの起動には最新のRINEARN-Xランタイムが必要です。 ・開発者はこのプログラムに関する一切の責任を負担しません。

　凸レンズを波が通過する際、屈折により進路が絞り込まれる様子を再現したシミュレーションです。

・視点操作
　3Dディスプレイ画面ではマウス操作により、左ドラッグで視点の回転、右ドラッグで視点の平行移動、ホイールスクロールで拡大・縮小ができます。

・アニメーションのスタート/ストップ/時刻指定
　画面左下のボタンを一回押すと、アニメーションがスタートします。もう一度押すとストップします。

・シミュレーション設定
　画面右の入力ウィンドウで、シミュレーションの設定を行う事ができます。設定を行うには、設定項目の値を書き換えて「RELOAD」ボタンを押してください。

・凸レンズの働き

　凸レンズは、波（主に光波）を一点へ向かって集中的に屈折させるレンズです。

・屈折

　異なる媒質の境界へ波が斜めに進入する際、波の進行方向が変化します。この現象を屈折といいます。詳しくは 波の屈折 のシミュレーション をご参照ください。

・凸レンズの原理
　凸面（でっぱった）形状をしたレンズの境界面に、まっすぐ波が進入し、出て行く場合を考えましょう。
　レンズの材質における波の伝播速度が、空気のものより遅い場合、レンズの中では波が伝わる速さが遅くなります。レンズの真ん中は最も厚いので、長い距離を遅い速度で進まねばならず、波が通過するのに最も時間がかかります。逆に、レンズの外周部は薄いので短時間で通過するでしょう。結果的に、波が進む様子は 「 真ん中が遅れ、外側が先回りする 」 状態となります。こうした効果により、凸レンズを通過する波は曲がり、一箇所に集められるのです。この様子は右下図によく表れています。

・焦点
　平行に入射した波を、厳密な一点に集める事ができたとしましょう。このとき、その一点をレンズの焦点といいます。焦点はレンズ形状や材質により異なります。現実的には波の波長によっても異なります。

・凸レンズの形状と精度
　波を集めるという特性は、球面に限ったものでは無く、基本的に凸形状であれば持っています。しかしながら、波を集める精度はその形状にかなり依存します。そして、実は球面も厳密に理想的な形状ではありません。
　完全に理想的な凸レンズとは、どんな波長の波も、ごく狭い一点に集中させる事ができるレンズです。この特性を実現するにはかなり高度な理論や技術が必要とされます。例えば一眼レフカメラのレンズなどでは、レンズの精度が画質を大きく左右するため、特殊な形状のレンズを何枚も組み合わせて設計されています。

・凸レンズの用途
　一般に「レンズ」と聞くと、大半の方が凸レンズを思い浮かべるのではないでしょうか。それほど、凸レンズは至る所で非常に重要な役割を担っています。それはやはり、凸レンズがただ光や波を集めるだけでなく、映像を平面上に投影できる「結像」という性質を持っているためでしょう。例を挙げるまでも無く、様々な光学機器にとって凸レンズの性質はまさに不可欠なものとなっています。

・モデル/物理演算

　波動のシミュレーションと同じモデル/物理演算を用いています。

・密度

　振動格子点の質量を、赤い領域と青い領域で異なる値に設定しています。

・波源の処理

　境界の一辺を、時刻に関する正弦関数 sin( t ) で強制的に振動させています。

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波の屈折

凸レンズ

凹レンズ

異なる媒質への入射波

スリットによる波動の回折

スリットによる波動の回折

円形波紋の干渉

波の屈折

凸レンズの原理

凹レンズの原理

波動

異なる媒質への入射波