「眼のはたらきって意外と知らない。メガネってどんな役割なんだっけ。誰か教えてくれないかなぁ」
そんな悩みを解消します！
今回はレンズの法則を紹介します。レンズは誰もが知っているでしょう。表面が湾曲したガラスのことで、光を集めたり、散らしたりできるので、色んなところで使われていますね。また、学校でレンズの法則というものを習いましたね。それを振り返りながら、私たちの生活にどのように役に立っているのか見てみましょう。
なお、僕（@おとな理科のおたれ）の物理学の勉強歴は12年ほど。研究者として生計を立てつつ、サイエンス・エバンジェリストとして科学技術を世間に伝えるための教育活動もしています。こういったバックグラウンドなので、記事の信頼性が担保できるかと思います。
それではいきましょう！
眼はレンズ、メガネもレンズ【レンズの法則】
レンズの法則というものを僕たちは習いました。覚えているでしょうか。覚えていない人でも簡単に学びなおせます。レンズのルールを知って、図形をみれば公式が導き出せるからです。
どんなレンズも焦点という特徴的な長さをもっています。レンズに平行な光を当てたときに、光が集中する点です。
次に、光がつくる像を考えてみましょう。平行な光は、レンズによって焦点を通るように進みます。一方で、焦点を通った光は、平行になります。これだけで、図がかけるのです。
レンズの公式：\frac{1}{f} = \frac{1}{a} + \frac{1}{b}
倍率の公式：\frac{Y}{y} = \frac{f+a}{f}
あなたの眼は凸レンズ
実は私たち人間は、レンズを持っています。それは、水晶体という眼の中にあるレンズなのです。
水晶体がレンズとなって集光した光、網膜がスクリーンとなって検出します。まさに、理科が私たちの眼にあるのです。近くを見るときや、遠くを見るときに眼の筋肉を動かして、焦点距離を変えているのです。
視力が悪くなるのは、焦点距離がずれてしまったことで、網膜でピントが合わなくなってしまった状態なのです。
ちなみに、成長期に視力が下がるのは、眼の成長や角膜の成長が上手くいかずにピントが合わなくなってしまうためだそうです。
なお、白内障は、このレンズである水晶体が曇ってしまう病気です。
メガネだってレンズ
メガネはレンズです。メガネは、網膜の前に置くことで、網膜からずれてしまった焦点を補正しているレンズなのです。
なお、遠視の人には凸レンズ、近視の人には凹レンズだそうです。
レンズの公式はカメラ選びで役に立つ
レンズの公式を覚えたところで、使えなければ意味がないでしょう。そこでレンズ選びをデモンストレーションをしてみましょう。
例えば、カメラを買ったとしましょう。色んなカメラがあるが、この際、格安のレンズなしカメラを買うことにしましょう。例えば、以下のようなカメラです。
ちなみにこの手のカメラはもっと安価で変えたりしましょう。格安製品などなら、2~5千円くらいでも買えます。日本製のある程度の信頼がおけるカメラのうち、格安な部類に属するでしょう。
これに合わせて、レンズを取り付けることで、お手軽に高精度な測定ができます。そのときに、焦点距離をどうやって選定するのでしょう。そこで、倍率の法則が利用できます。
レンズの選択ではa \gg fとして良いので、Y/y = (f+a)/f \sim a/fとできますね。
例えば、a = 1 mとして f = 50 mmのレンズを選定を考えてみましょう。センサの大きさはカメラによって決まり（今回例としたカメラでは）1mmです。そうすれば、そうすると視野は、Y/0.001 = 1/0.05 より、20 mmとなりますね。このように必要な視野に合わせて、焦点を選定すれば良いわけです。
最後に
レンズの公式は昔に習いましたね。しかし、なかなかその知識を使ってこなかったでしょう。
眼やメガネにおいて、身近なところにレンズがあることはわかりました。そして、レンズの公式を実際に使ってみましたね。実践こそ、知識拡大の魅力です。参考になれば幸いです。
