Optics/Lens-sheet.html at master · phys-ken/Optics · GitHub

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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>レンズのはたらき</title>
    <link rel="stylesheet" href="common.css">
    <script src="common.js"></script>
</head>

<body onLoad="loopd()">
    <h2>レンズのはたらき(作図練習用)</h2>
    Chromeの場合は、[Ctrl + P]で、ページ印刷ができます。簡単に、練習プリントが作成できる！<br>
    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><input type="checkbox" name="kekka" id="kekka" value="kekka">作図結果の表示
    　　　<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:#FFFFFF;">
        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 * 8 / 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 * 1 / 2; //スリットの位置
        //レンズ
        var f = w / 8; //焦点距離
        var state; //全光線のstate

        function loopd() {
            cvs.addEventListener('click', function(e) {
                if (state == 0) { state = 1; } else { state = 0; }
            });
            cvs.addEventListener("mousemove", function(e) {
                var rect = e.target.getBoundingClientRect();
                if (e.clientX - rect.left <= slitx) {
                    if (e.clientX - rect.left != slitx - f) {
                        X = e.clientX - rect.left;
                        Y = e.clientY - rect.top;
                    }
                }
            });
            function loop() { draw(); requestAnimationFrame(loop); }
            requestAnimationFrame(loop);
        }

        function draw() {
            var flag1 = document.getElementById("sakuzu").checked;
            if (flag1 == true) {
                sakuzustate = 1;
            } else {
                sakuzustate = 0;
            }
            var flag3 = document.getElementById("kekka").checked;
            if (flag3 == true) {
                var kekkastate = 1;
            } else {
                kekkastate = 0;
            }


            var ho = document.getElementById('output1');
            var honsu = ho.value;

            ctx.clearRect(0, 0, w, h); //canvasの初期化
            drawGridDotted(16, 8); // グリッドを最初に描画（背景として）

            /////////////////////////////////////////////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 = "black";
            ctx.lineWidth = 1.5;
            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 = "black";
                ctx.lineWidth = 1.5;
                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 (kekkastate === 1) {
                    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, w, "black");
                        }
                    } 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, w, "black");
                            var L = Math.sqrt(h * h + w * w);
                        }

                    }
                }
            }
            ///////////////////////////////////////////////////////////////////////放射状に線を引いた/////////////////////////////////////////////////////////////////


            ///////////////////////////////////////////////////////////////////////光源/////////////////////////////////////////////////////////////////
            drawSource(X, Y, r, 'red');
            ///////////////////////////////////////////////////////////////////////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 / 80), 0, w / 80, 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（教科書スタイル：十字マーカー）/////////////////////////////////////////////////////////////
            var fmSz = Math.max(6, h / 50);
            drawFocusMarker(slitx + f,     h / 2, fmSz); //f（右）
            drawFocusMarker(slitx - f,     h / 2, fmSz); //f（左）
            drawFocusMarker(slitx + 2 * f, h / 2, fmSz); //2f（右）
            drawFocusMarker(slitx - 2 * f, h / 2, fmSz); //2f（左）
            /////////////////////////////////////////////////////////////焦点終わり/////////////////////////////////////////////////////////////

            ////////////////////////////////////////////光軸（両端矢印付き）
            drawAxisWithArrows(2);
            ////////////光軸終わり

            /////////////レンズをかく////////////////////////////////
            lensw = w / 40;
            ctx.strokeStyle = "black";
            ctx.lineWidth = 3;
            ctx.beginPath();
            ctx.moveTo(slitx, (h / 2) - (slithole / 2));
            ctx.quadraticCurveTo(slitx - lensw, h / 2, slitx, (h / 2) + (slithole / 2));
            ctx.stroke();
            ctx.beginPath();
            ctx.moveTo(slitx, (h / 2) - (slithole / 2));
            ctx.quadraticCurveTo(slitx + lensw, h / 2, slitx, (h / 2) + (slithole / 2));
            ctx.stroke();
            drawLensEndArrows(slitx, (h / 2) - (slithole / 2), (h / 2) + (slithole / 2));
            /////////////レンズをかく////////////////////////////////

            ///////////////////////////////////sakuzustate==1のとき作図用の光線を引く///////////////////////////////////
            if (sakuzustate == 1) {
                linemaker(X, Y, slitx, h / 2, w, "blue");
                linemaker(slitx, Y, slitx + f, h / 2, w, "blue");
                linemaker(X, Y, slitx, Y, slitx, "blue");
            }
            ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

            // グリッドは draw() 冒頭で描画済み

        }


    </script>


</body>

</html>