光の反射・屈折

光が目に届くと、ものが見える 「光が見える仕組みと直進」第1段階。物体からの光が目へ届くと見える仕組みを学びます。

自ら光る光源と、反射して見える物体を分けよう 「光が見える仕組みと直進」第2段階。光源と反射して見える物体を光の出所から分類します。

光は同じ物質中をまっすぐ進む 「光が見える仕組みと直進」第3段階。同じ物質中での光の直進と条件を理解します。

光の道筋を矢印付きの光線で表そう 「光が見える仕組みと直進」第4段階。光の道筋を直線と矢印の光線で表します。

三枚の穴を使って光の直進を確かめよう 「光が見える仕組みと直進」第5段階。三枚の穴の実験から光の直進を確かめます。

点光源と面光源の影を光線で予測しよう 「光が見える仕組みと直進」第6段階。点光源と面光源の影を光線で予測します。

鏡で光の向きが変わる現象から問いをつくろう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第1段階。反射現象から比較できる問いを立てます。

入射光・反射光・法線と二つの角を見分けよう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第2段階。光線・法線と二つの角を正しく見分けます。

入射角を変えて反射角を測る実験を組み立てよう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第3段階。入射角だけを変える反射実験を設計します。

測定表から入射角と反射角が等しいと見いだそう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第4段階。測定誤差を含む表から反射の法則を見いだします。

法線と等しい角を使って反射光を作図しよう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第5段階。法線と等しい角から反射光を作図します。

未知の鏡配置で光が標的へ届く向きを決めよう 「反射の法則を実験・作図で捉える」第6段階。未知の配置で標的へ届く反射光を決めます。

ざらざらした物体が多方向から見える理由をつかもう 乱反射の入口。紙や机が多方向から見える理由を、物体で反射した光が目へ届くことから説明する。

表面の小さな法線を描いて乱反射を説明しよう 粗い面を小さな面の集まりとして捉え、各点では反射の法則が成り立つことから乱反射を説明する。

反射光の延長から平面鏡の像の位置を見つけよう 目へ届く反射光を鏡の裏へ延長し、虚像の位置と実際の光の道筋を区別する。

鏡までの距離と像までの距離・大きさを調べよう 透明な板を使う実験から、物体距離と像距離が等しく、像の大きさも物体と等しいことを確かめる。

鏡の端と目から像が見える範囲を作図しよう 目と鏡の両端を結ぶ作図から像の見える範囲を判断し、像の大きさとの違いを説明する。

未知の鏡配置で像の位置と見える範囲を判断しよう 乱反射・像位置・像の大きさ・見える範囲の考えを未知の配置で選び分け、根拠を説明する。

水に入れた棒が折れて見える現象から問いをつくろう 水中の棒や硬貨がずれて見える観察から、異なる物質の境界で光が屈折するという問いを立てる。

入射角と屈折角を測る実験を組み立てよう 入射光・屈折光・法線を区別し、半円形レンズで入射角と屈折角を測る実験を組み立てる。

空気から水・水から空気の曲がり方を見分けよう 光が進む物質の順序から、屈折光が法線へ近づくか離れるかを判断する。

測定表から屈折の規則を読み光路を作図しよう 誤差を含む入射角・屈折角の表から規則性を読み、光路の可逆性も使って屈折光を作図する。

屈折光の延長から水中の物体が浅く見える理由を説明しよう 水中の物体から目へ届く屈折光を追い、その延長から実際より浅い見かけの位置を説明する。

未知の境界で光の道筋と見かけの位置を判断しよう 未知の物質の境界で、進行方向・法線との角・実際の光路と見かけの延長を整理して判断する。

水の中から水面が鏡のように見える現象を捉えよう 水中から水面を見ると鏡のように見える現象から、入射角と光路の変化を調べる問いを立てる。

入射角を変えて屈折光と反射光を比べよう 半円形レンズ内部から平面へ光を当て、入射角だけを変えて屈折光と反射光の変化を記録する。

臨界角と全反射が起こる二つの条件を説明しよう 臨界角の意味を理解し、物質の進む順序と入射角という全反射の二条件を説明する。

測定表から臨界角を見つけ全反射の光路を作図しよう 屈折光の有無を含む実験表から臨界角の範囲を読み、反射の法則で全反射の光路を作図する。

光ファイバーが曲がっても光を運べる理由を説明しよう コアとクラッドの境界で全反射を繰り返し、光ファイバーが光を閉じ込めて運ぶ仕組みを説明する。

未知の装置で全反射の成立と利用目的を判断しよう プリズム・水流・光ファイバーなどで全反射の二条件を確かめ、装置の利用目的を光路から説明する。

凸レンズで明るい点ができる現象から問いをつくろう 凸レンズが平行に近い光の向きを変えて一点付近へ集める現象を観察し、焦点への問いを立てる。

遠くの景色を映して焦点距離を測ろう 遠くの景色をスクリーンへ鮮明に映し、レンズ中心からの距離を焦点距離の近似値として測る。

光軸・レンズの中心・焦点を図で見分けよう 光軸、レンズ中心、左右二つの焦点、焦点距離を図から識別し、それぞれの意味を説明する。

平行光線と焦点を通る光線を作図しよう 光軸に平行な光と手前の焦点を通る光について、光路の可逆性を使って通過後の進み方を作図する。

レンズの中心を通る光線を加えて三本を選び分けよう レンズ中心を通る代表光線を加え、入射光の条件から三つの代表光線の規則を選び分ける。

未知の凸レンズで焦点と代表光線を判断しよう 平行光の記録から焦点を決め、代表光線と可逆性を使って未知の凸レンズの欠けた光路を補う。

物体を動かすと像が変わる現象から問いをつくろう 物体距離を変えたときの像の変化を観察し、焦点との関係を調べる問いを立てます。

物体距離を変えて像の位置・向き・大きさを記録しよう 条件をそろえた凸レンズ実験で、像の位置・向き・大きさと映らない結果を記録します。

焦点の外側にある物体の実像を作図しよう 代表光線を使い、物体が焦点より外側にあるときの倒立実像を作図から説明します。

焦点上と焦点内で像の見え方が変わる理由を説明しよう 焦点上と焦点内の光線を作図し、スクリーンに映る実像と目に見える虚像を区別します。

物体距離と像の変化を表と作図でつなげよう 実験表をF・2Fとの位置関係で分類し、像の変化を代表光線で説明します。

未知の物体位置から実像・虚像の性質を判断しよう 焦点距離と物体距離から、像の位置・向き・大小・種類と投影可否を根拠付きで判断します。

身近なレンズ機器を像のでき方で見分けよう カメラ・目・投影機・虫眼鏡を、実像を面に受ける機器と虚像を直接見る機器に分類します。

カメラがセンサーに実像を結ぶ仕組みを説明しよう 代表光線からセンサー上の倒立実像と、被写体距離に応じたピント調節を説明します。

目が網膜に実像を結びピントを合わせる仕組みを説明しよう 水晶体と網膜を凸レンズと受像面に対応させ、目の実像とピント調節を説明します。

虫眼鏡と投影機を物体位置の違いで説明しよう 焦点内の虚像を使う虫眼鏡と、焦点外の実像を使う投影機を作図で比較します。

不完全な機器の作図を直して像の誤りを診断しよう 代表光線、実線と破線、像位置と受像面を点検し、不完全な機器の作図を修正します。

未知のレンズ機器を作図から判定・改善しよう 未知機器の像の目的と物体位置を読み、種類の判定とぼけ・投影失敗の改善案を作ります。

問題図の手がかりから使う光の法則を選ぼう 問題図の境界・鏡面・物質の順・焦点から、使う光の法則を区間ごとに選びます。

複合実験の条件・測定値・結論を整理しよう 複合光学実験を変える条件、固定条件、測定値、観察結果へ分け、言える範囲を整理します。

反射・屈折・レンズを区間ごとに作図しよう 光路を境界ごとの区間に分け、反射・屈折・凸レンズの規則を順につないで作図します。

角度表と像の測定表から規則を読み解こう 角度表から反射・全反射を、距離表から実像・虚像を読み、作図で理由を確かめます。

光の誤作図・誤説明を最初のずれから直そう 法線、物質の順、全反射条件、焦点、実線と破線を点検し、誤答の最初のずれを修正します。

初見の光学装置を実験・作図・記述で解き切ろう 初見装置を条件整理、法則選択、区間作図、表との照合、根拠付き記述の順で解きます。