中1物理【いろいろな反射】

このページでは光の反射に関するよくある問題について解説しています。

反射の基本についてはこちら→【光の反射】←を参考に。

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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。

正解はA・Eとなります。

 

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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現役塾講師です。
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