虚像の位置

物体が焦点より内側にある場合は虚像が見られる。

凸レンズの焦点距離をf、凸レンズと物体の距離a、凸レンズと虚像きょぞうの距離bとすると、これらの間には次の関係が成り立ちます。

\frac{1}{a}-\frac{1}{b}=\frac{1}{f}

この関係を用いて、焦点距離fが15\,\mathrm{cm}のときの、凸レンズと物体の距離aと、凸レンズと実像の距離bの関係をグラフに表すと、次のようになります。

これは、物体が凸レンズに近づく（aが小さくなる）と、凸レンズと虚像の距離が小さく（bが小さく）なることを示しています。
また、物体が凸レンズ側から焦点に近づく（aがfに近づく）と、虚像は遠く（bが大きく）なることも示しています。

なお、物体に対する虚像の大きさの比mは、aとbを用いて、次の式で表されます。

m=\frac{b}{a}

たとえば、物体が凸レンズ側から焦点に近づく（aがfに近づく）とき、凸レンズと実像の距離bはずっと大きくなるので、倍率mは大きくなります。