中1理科｜光の世界①
中1理科「光の世界①」｜東京書籍 p.138～p.151
中学1年生の理科では、身のまわりにある光について学習します。 この単元では、光がどのように進むのか、鏡に当たるとどうなるのか、鏡にうつる像はどのように見えるのかを考えていきます。
教科書：東京書籍「新編 新しい科学1」
範囲：p.138～p.151
単元：光の世界①
学習のポイント
- 光は、同じ物質の中ではまっすぐ進む。
- 光が物体に当たってはね返る現象を反射という。
- 反射するとき、入射角と反射角は等しい。
- 鏡にうつる像は、鏡の後ろにあるように見える。
- 光の道筋を考えるときは、光線を使って図に表す。
目次
1．光の進み方
光はまっすぐ進む
光は、同じ物質の中では基本的にまっすぐ進みます。 この性質を光の直進といいます。
たとえば、懐中電灯から出た光を遠くから見ると、光がまっすぐ進んでいることを確認できます。
また、光がまっすぐ進む性質は、影ができることとも関係しています。 光をさえぎる物体があると、その後ろには光が届かない部分ができ、影になります。
「光が同じ物質の中をまっすぐ進む」
→ 光の直進
光源とは
自ら光を出している物体を光源といいます。
太陽や電球、ろうそくの炎などは光源です。 一方、月は自ら光を出しているのではなく、太陽の光を反射して明るく見えています。
光線
光の進む道筋を線で表したものを光線といいます。
光の進み方を図で考えるときは、光線を矢印つきの直線で表すことが多くあります。
2．光の反射
光の反射とは
光が物体の表面に当たって、はね返る現象を光の反射といいます。
鏡に光を当てると、光が鏡の表面ではね返ります。 私たちが鏡を見ると自分の姿が見えるのも、光の反射が関係しています。
入射光と反射光
物体の表面に向かって進んでくる光を入射光、物体の表面ではね返った光を反射光といいます。
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 入射光 | 物体の表面に向かって進む光 |
| 反射光 | 物体の表面ではね返った光 |
入射角と反射角
光が鏡などの面に当たるとき、面に垂直な線を基準にして角度を考えます。 この面に垂直な線を法線といいます。
入射光と法線の間の角度を入射角、
反射光と法線の間の角度を反射角といいます。
光の反射では、
入射角 ＝ 反射角
となります。
角度は「鏡の面」から測らない
ここは定期テストで特に間違えやすいポイントです。
入射角・反射角は、鏡の面との角度ではなく、法線との角度で考えます。
例えば、光が鏡の面に対して30°の角度で入射した場合、法線との角度は60°です。 したがって、このときの入射角は60°となります。
3．鏡にうつる像
鏡にうつる像
鏡の前に物体を置くと、その物体が鏡の中にあるように見えます。 このように、実際には物体が存在しない場所に見える像を虚像といいます。
平面の鏡にうつる像は、鏡の後ろに物体と同じ距離だけ離れた位置にあるように見えます。
鏡にうつる像の特徴
- 物体と同じ大きさに見える。
- 物体と鏡の距離と、像と鏡の距離が等しい。
- 鏡の面に対して、物体と像は対称な位置にある。
- 像は鏡の後ろにあるように見える。
「鏡の前の物体」と「鏡の後ろに見える像」は、
鏡を境にして同じ距離・同じ大きさと考えます。
なぜ鏡の中に物体があるように見える？
物体から出た光が鏡で反射し、その光が目に入ることで、私たちは物体を見ることができます。
目は、入ってきた光をそのまま直線的に逆方向へ延長した位置から光が来たように感じます。 そのため、鏡の後ろに物体があるように見えます。
4．光の道筋を作図する
反射の作図で大切な3つの線
反射の問題では、次の線を正しくかくことが重要です。
- 鏡の面
- 法線
- 入射光・反射光
法線は、光が当たった点で鏡の面に対して垂直に引きます。
反射光を作図する方法
反射光を求めるときは、まず法線を引きます。 その後、入射角と反射角が等しくなるように反射光をかきます。
定規や分度器を使う場合は、どの線を基準にして角度を測っているかを確認しましょう。
鏡にうつる像の作図
平面鏡にうつる像を作図するときは、物体の各点から鏡の面に垂線を引きます。
そして、鏡の反対側に、鏡から同じ距離になるように点をとります。 これらの点を結ぶことで、像の位置を考えることができます。
① 鏡の面を確認する
② 鏡に垂直な線を考える
③ 鏡から同じ距離の位置に像をとる
④ 必要な点を結ぶ
重要語句
| 語句 | 意味 |
|---|---|
| 光源 | 自ら光を出している物体 |
| 光の直進 | 光が同じ物質の中をまっすぐ進む性質 |
| 光線 | 光の進む道筋を線で表したもの |
| 反射 | 光が物体の表面ではね返る現象 |
| 入射光 | 物体の表面に向かって進む光 |
| 反射光 | 物体の表面ではね返った光 |
| 法線 | 光が当たる点で、面に垂直な線 |
| 入射角 | 入射光と法線がつくる角度 |
| 反射角 | 反射光と法線がつくる角度 |
| 虚像 | 実際には光が集まっていない場所に見える像 |
| 平面鏡 | 平らな面をもつ鏡 |
| 反射の法則 | 入射角と反射角が等しくなること |
一問一答10問
- 光が同じ物質の中をまっすぐ進む性質を何という？
- 自ら光を出している物体を何という？
- 光が物体の表面に当たってはね返る現象を何という？
- 物体の表面に向かって進む光を何という？
- 物体の表面ではね返った光を何という？
- 光が当たる点で、鏡の面に垂直に引いた線を何という？
- 入射光と法線がつくる角度を何という？
- 反射光と法線がつくる角度を何という？
- 反射では、入射角と反射角にはどのような関係がある？
- 平面鏡にうつる像は、鏡からどのような位置に見える？
答え・短い解説
- 光の直進。同じ物質の中では、光は基本的にまっすぐ進みます。
- 光源。太陽や電球などが光源です。
- 反射。鏡などの表面で光がはね返る現象です。
- 入射光。
- 反射光。
- 法線。入射角・反射角を考えるときの基準になります。
- 入射角。
- 反射角。
- 入射角と反射角は等しい。これを反射の法則といいます。
- 鏡の後ろに、物体と同じ距離だけ離れた位置にあるように見えます。
よくある間違い
① 入射角・反射角を鏡の面から測る
入射角と反射角は、鏡の面ではなく法線から測ります。 ここは作図問題でも特に重要です。
② 入射角と反射角を「光の角度」とだけ覚える
角度を測るときの基準は法線です。 「法線との角度」とセットで覚えましょう。
③ 鏡の中に本当に物体があると考える
鏡の後ろに見える像は、実際にそこに物体があるわけではありません。 鏡で反射した光によって、そこにあるように見えています。
④ 月を光源だと考える
月は自ら光を出しているわけではありません。 太陽の光を反射して明るく見えています。
⑤ 法線を鏡の面と平行に引いてしまう
法線は、光が当たった点で鏡の面に垂直に引きます。
まとめ
★ 光の直進
光は同じ物質の中ではまっすぐ進みます。
★ 光の反射
光が物体の表面ではね返ることを反射といいます。
★ 反射の法則
入射角＝反射角です。角度は法線を基準にします。
★ 鏡の像
平面鏡では、物体と同じ大きさの像が、鏡の後ろに物体と同じ距離だけ離れて見えます。
★ 作図
鏡・法線・入射光・反射光の位置関係を正しく考えることが大切です。
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※本記事は東京書籍「新編 新しい科学1」の学習範囲を参考に、中学校1年生の定期テスト対策向けに整理したものです。教科書の改訂や学校ごとの進度により、扱う内容・ページが異なる場合があります。
