虫眼鏡で太陽光を黒い紙に集めて焦がすとき、紙が最も早く焦げるのはレンズと紙の距離がどんなとき？

虫眼鏡で太陽光を集めて紙を焦がす実験では、レンズと紙の距離をその凸レンズの焦点距離に合わせたときに光が最も小さな点に集まり、単位面積あたりのエネルギー密度が最大になります。距離が短すぎても長すぎても光は広がってしまい、同じ広さに届くエネルギーが減るため、紙の温度上昇は遅くなり焦げにくくなります。焦点距離はレンズによって異なるので、実際にやるときは紙の上でレンズを上下に動かし、光のスポットが一番小さく明るく見える位置を探すのが効率よく焦がすコツです。