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<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>凹面鏡のはたらき</title>
</head>
<body onLoad="loopd()">
<h2>凹面鏡のはたらき(PC用サイト)</h2>
光線の本数
<input type="range" value="20" min="10" max="300" step="1"
oninput="document.getElementById('output1').value=this.value * 2">
<output id="output1">40</output>
<input type="checkbox" name="sakuzu" id="sakuzu" value="sakuzu">作図用の線を描画する
<br>下の図形上でクリックすると全光線を描画します<br>
<canvas id="cv" style="background-color:rgb(163, 166, 167);">
図形を表示するには、canvasタグをサポートしたブラウザが必要です。
</canvas>
<br>2020.3.19 phys-ken作成
<script>
//領域
var cvs = document.getElementById("cv");
var ctx = cvs.getContext("2d");
cvs.width = document.documentElement.clientWidth - 10;
cvs.height = cvs.width * 9 / 16;
w = cvs.width;
h = cvs.height
//光源
var X = (1 / 6) * w; //初期座標 X
var Y = (1 / 2) * h; //初期座標ｙ
var L = Math.sqrt(h * h + w * w); //対角線の長さ
//var honsu = 70; //光線の本数
var r = h / 20; //光源の半径
//スリット
slithole = h / 3; //スリットの穴の高さdef120
slitw = w / 50; //幅
slitx = w * 5 / 6; //スリットの位置
//レンズ
var f = w / 6; //焦点距離
var state; //全光線のstate
function loopd() {
setInterval(draw, 10);
}
function draw() {
var flag1 = document.getElementById("sakuzu").checked;
if (flag1 == true) {
sakuzustate = 1;;
} else {
sakuzustate = 0;
}
var ho = document.getElementById('output1');
var honsu = ho.value;
//クリック時のイベントを追加
cvs.addEventListener('click', function (e) {
if (state == 0) {
state = 1;;
} else {
state = 0;
}
});
//マウスの動きを取得
cvs.addEventListener("mousemove", (e) => {
var rect = e.target.getBoundingClientRect()
if (e.clientX - rect.left <= slitx) { //光源がスリットより右にいかないように制御
if (e.clientX - rect.left == slitx - f) { } else {//光源が焦点に来ないように制御
X = e.clientX - rect.left;
Y = e.clientY - rect.top;
}
}
});
ctx.clearRect(0, 0, w, h); //canvasの初期化
/////////////////////////////////////////////結像公式から、像の位置を求める////////////////////////////////////
var zouX;
var zouY;
var distXslit = slitx - X; //結像公式のa
var distzouX; //結像公式のb
var kh = Y - (h / 2);//光源の光軸からの高さh
var zouH;//像の光軸からの高さH
distzouX = (f * distXslit) / (distXslit - f);
zouX = slitx + -distzouX;
zouH = f * kh / (distXslit - f);
zouY = -1 * zouH + (h / 2);
/////////////////////////////////////////////結像公式から、像の位置を求める////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////放射状に線を引く/////////////////////////////////////////////////////////////////
//まずは、縦線だけ引く
if (state == 0) {//stateが0だったら全体の光線、そうじゃなかったら代表線のみ
var L = Math.sqrt(h * h + w * w); //全体の光線を表示する場合
} else {
var L = 0; //代表線のみを表示する場合
}
X2 = X + L * Math.sin(Math.PI * 0);
Y2 = Y - L * Math.cos(Math.PI * 0);
ctx.beginPath(); // 1.Pathで描画を開始する
ctx.moveTo(X, Y); // 2.描画する位置を指定する
ctx.lineTo(X2, Y2);
ctx.strokeStyle = "yellow";
ctx.lineWidth = 3;
ctx.stroke();
//放射状に引く
for (var i = 1; i < 2 * (honsu); i++) {
if (state == 0) {
var L = Math.sqrt(h * h + w * w); //全体の光線を表示する場合
} else {
var L = 0; //代表線のみを表示する場合
}
if (i < (honsu)) {
takasa = (slitx - X) * Math.tan((Math.PI * i / honsu) + Math.PI / 2); //光面と光線の交点の高さ
yoko = slitx - X;//光面と光源の距離
if (Y + takasa < h / 2 + slithole / 2 && Y + takasa > h / 2 - slithole / 2) {
L = Math.sqrt(takasa * takasa + yoko * yoko);
}
}
X2 = X + L * Math.sin(Math.PI * i / honsu);//レンズとの交点のX座標
Y2 = Y - L * Math.cos(Math.PI * i / honsu);//レンズとの交点のy座標
ctx.beginPath(); // 1.Pathで描画を開始する
ctx.moveTo(X, Y); // 2.描画する位置を指定する
ctx.lineTo(X2, Y2);
ctx.strokeStyle = "yellow";
ctx.lineWidth = 3;
ctx.stroke(); // 4.Canvas上に描画する
var L = Math.sqrt(h * h + w * w);
//レンズより奥
if (X == slitx - f) {//光源が焦点にあるとき
if (Y + takasa < h / 2 + slithole / 2 && Y + takasa > h / 2 - slithole / 2) {//レンズより内側なら屈折
var L = Math.sqrt(h * h + w * w);
}
} else if (X >= slitx - f) {//光源が焦点とレンズの間にあるとき
if (Y + takasa < h / 2 + slithole / 2 && Y + takasa > h / 2 - slithole / 2) {//レンズより内側なら屈折
linemaker(X2, Y2, zouX, zouY, 0, "red");
}
} else {//光源が焦点より左にあるとき
if (Y + takasa < h / 2 + slithole / 2 && Y + takasa > h / 2 - slithole / 2) {//光線のうち、レンズの内側にある光線については、屈折させる。
linemaker(X2, Y2, zouX, zouY, 0, "red");
var L = Math.sqrt(h * h + w * w);
}
}
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////放射状に線を引いた/////////////////////////////////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////光源/////////////////////////////////////////////////////////////////
// パスをリセット
ctx.beginPath();
// 円の中心座標: XY
// 半径: r
// 開始角度: 0度 (0 * Math.PI / 180)
// 終了角度: 360度 (360 * Math.PI / 180)
// 方向: true=反時計回りの円、false=時計回りの円
ctx.arc(X, Y, r, 0 * Math.PI / 180, 360 * Math.PI / 180, false);
// 塗りつぶしの色
ctx.fillStyle = "yellow";
// 塗りつぶしを実行
ctx.fill();
// 線の色
ctx.strokeStyle = "black";
// 線の太さ
ctx.lineWidth = 3;
// 線を描画を実行
ctx.stroke();
///////////////////////////////////////////////////////////////////////光源/////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////////スクリーン/////////////////////////////////////////////////////////////
// パスをリセット
ctx.beginPath();
//色を指定する
ctx.fillStyle = "black"; //塗りつぶしの色は黒
//左から,上から,の位置に、幅,高さ,の四角形を描く
ctx.fillRect(w - (w / 30), 0, w / 30, h);
// 線を描画を実行
ctx.stroke();
//////////////////////////////////////////////////////////////スクリーン/////////////////////////////////////////////////////////////
/* /////////////////////////////////////////////////////////////スリット/////////////////////////////////////////////////////////////
// パスをリセット
ctx.beginPath();
//色を指定する
ctx.fillStyle = "black"; //塗りつぶしの色は黒
//左から,上から,の位置に、幅,高さ,の四角形を描く
ctx.fillRect(slitx, 0, slitw, h / 2 - slithole / 2); //スリット上部
ctx.fillRect(slitx, h / 2 + slithole / 2, slitw, h / 2 - slithole / 2); //スリット下部
// 線を描画を実行
ctx.stroke();
/////////////////////////////////////////////////////////////スリット///////////////////////////////////////////////////////////// */
/////////////////////////////////////////////////////////////焦点/////////////////////////////////////////////////////////////
// パスをリセット
ctx.beginPath();
//色を指定する
ctx.fillStyle = "black"; //塗りつぶしの色は黒
//左から,上から,の位置に、幅,高さ,の四角形を描く
blocksize = 10;
ctx.fillRect(slitx + f - (blocksize / 2), (h / 2) - blocksize / 2, blocksize, blocksize); //f
ctx.fillRect(slitx - f - (blocksize / 2), (h / 2) - blocksize / 2, blocksize, blocksize); //f
ctx.fillRect(slitx + 2 * f - (blocksize / 2), (h / 2) - blocksize / 2, blocksize, blocksize); //2f
ctx.fillRect(slitx - 2 * f - (blocksize / 2), (h / 2) - blocksize / 2, blocksize, blocksize); //2f
// 線を描画を実行
ctx.stroke();
/////////////////////////////////////////////////////////////焦点終わり/////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////////////////////光軸
ctx.beginPath(); // 1.Pathで描画を開始する
ctx.moveTo(0, h / 2); // 2.描画する位置を指定する
ctx.lineTo(w, h / 2);
ctx.strokeStyle = "black";
ctx.lineWidth = 2;
ctx.stroke();
////////////光軸終わり
/////////////凹面鏡をかく////////////////////////////////
lensw = 10;
ctx.beginPath();
ctx.lineWidth = 15;
//パスの開始座標を指定する
ctx.moveTo(slitx - lensw, (h / 2) - (slithole / 2));
//座標を指定してラインを引いていく quadraticCurveTo(cpx, cpy, x, y)
ctx.quadraticCurveTo(slitx + lensw, h / 2, slitx - lensw, (h / 2) + (slithole / 2));
//現在のパスを輪郭表示する
ctx.stroke();
/////////////凹面鏡を書いた////////////////////////////////
///////////////////////////////////sakuzustate==1のとき作図用の光線を引く///////////////////////////////////
if (sakuzustate == 1) {
linemaker(X, Y, slitx, h / 2, slitx, "blue");//凹面鏡の中心をとおる線
linemaker(slitx, h/2, X, h - Y, 0, "blue");//鏡の中心で跳ね返った線
linemaker(slitx, Y, slitx - f, h / 2, 0, "blue");//凹面鏡に平行な線(凹面鏡の奥)
linemaker(slitx, Y, slitx - f, h / 2, 0, "blue");//凹面鏡に平行な線(凹面鏡の奥)
linemaker(X, Y, slitx, Y, slitx, "blue");//凹面鏡に平行に入射する線
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
}
//始点と途中点の座標を指定することで、直線を引く。endは、終点のx座標
function linemaker(x1, y1, x2, y2, end, col) {
var y3 = ((y2 - y1) * (end - x1) / (x2 - x1)) + y1;
ctx.beginPath(); // 1.Pathで描画を開始する
ctx.moveTo(x1, y1); // 2.描画する位置を指定する
ctx.lineTo(end, y3);
ctx.strokeStyle = col;
ctx.lineWidth = 2;
ctx.stroke();
}
//始点と途中点の座標を指定することで、線分の終点の座標を取得する。
function endyget(x1, y1, x2, y2, end) {
var y3 = ((y2 - y1) * (end - x1) / (x2 - x1)) + y1;
return y3;
}
</script>
</body>
</html>