中1物理【いろいろな反射】

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1.鏡に映る像・映らない像

例題

↓の図は、鏡とその前に置かれたA~Eの5つの物体、観測者の目の位置を上から見たものである。
観測者が鏡を見たとき、鏡に映る像を見ることができないのはA~Eのどれか。


(答)
反射の問題で大事なのは、
鏡に引いた垂線(この垂線と光の間の角に名前がある)
像の位置を正しく作図する
ということです。

この場合は
像の位置を正しく作図する
ことが重要です。

像は鏡を対象の軸として線対称な位置にできます。
作図すると↓のようになります。

この像を見ることができるかどうかは、鏡の両端に向かって線を引いてみます。
このときの↓の赤色の部分に像があるかどうかを確認します。

赤色の部分にあれば、その像は「鏡に映った像」として見ることができます。
よってこの場合はB・C・Dの像は見ることができます。
一方でA・Eの像は見ることができません。

よって正解はA・Eとなります。

 

2.合わせ鏡

次のように鏡Aと鏡Bを90度の角をなすように置きました。
その間に物体Pと観測者がいます。

さて、この観測者からPの像はどのように見ることができるでしょうか。

まずは
→【光の反射】←
でも説明しているやり方で、Pから出た光が目に入る様子を作図します。

鏡Aで反射する光

Pが鏡Aに映るときを考えます。

Pの像P’を鏡Aに対して線対称な位置に作図します。(↓の図)

P’を利用して光の通り道を作図すると↓のようになります。

 

鏡Bで反射する光

Pが鏡Bに映るときを考えます。

Pの像P’’を鏡Bに対して線対称な位置に作図します。(↓の図)

P’’を利用して光の通り道を作図すると↓のようになります。

 

鏡A・Bの両方に反射する光

ここまでで↓のように、2つの像P’P’’があることがわかります。

鏡AにはP’という像が映っています。
しかし映るのはP’だけではありません。
鏡Aには鏡Bが映りこんでいるはずです。
その像は↓のようになります。

鏡Aには、Pの像P’鏡Bの像が同時に映りこんでいるのです。
そしてP’は「鏡Bの像」にも映り込むはずです。
まるで、合わせ鏡のように。
それを作図すると↓のようになっています。

同じことを鏡Bの方でも考えてみましょう。
鏡Bには、Pの像P’’鏡Aの像が同時に映り込んでいることになります。(↓の図)

そしてP’’は「鏡Aの像」に映りこみます
それを作図すると↓のようになります。

これは先ほどの像と重なります。
つまり図をまとめると↓のようになっています。

このように90度に並べた2枚の鏡には、像が3つできるのです。

 

この3つ目の像P’’’から出た光が目に入る様子を作図してみましょう。
まずP’’’と目を点線で結びます。
そうすることで光が反射する点がわかります。(↓の図)

この点とP’’を結びます。
そうするともう1つ、光が反射する点がわかります。(↓の図)

あとはPから直線を引いていきましょう。(↓の図)

今回は90度の角をなすように鏡が置かれていました。
この場合、できる像は3つです。

しかしほかの角度であれば、できる像の数は異なります。
考え方は同じ。
物体だけでなく、鏡の像も考えるようにすること。
これがポイントです。

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小中高生に数・理を教えている関西の丑年塾講師。
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