未知の鏡配置で像の位置と見える範囲を判断しよう

このレッスンの役割

「乱反射と平面鏡の像」セクションの最終レッスンです。ここまでに、乱反射の理由、虚像の位置、像の距離と大きさ、鏡を通して見える範囲を一つずつ学びました。今回は初めて見る配置で、どの考えを使うかを自分で選びます。

今日の到達点は、設問を「なぜ物体が見えるか」「像はどこか」「像はどれだけの大きさか」「どこまで見えるか」に分類し、対応する作図や法則を使って根拠まで説明することです。

知る・理解する

鏡の問題で混乱する原因は、似た言葉に別の問いが隠れていることです。まず、求めるものを一つに決めます。

どの問いでも、光の矢印は「光源や物体→鏡→目」の向きです。作図を目から始めることはありますが、それは通る道を探すための逆向きの手順であり、光が目から出るという意味ではありません。

具体例で使う

幅の狭い鏡の前に物体Pがあり、観察者AとBが違う位置にいるとします。「像P'の位置」は、AにもBにも同じで、鏡をはさんでPと対称です。一方、「P'が見えるか」は観察者ごとに違います。AまたはBから鏡の両端へ線を引き、P'がその範囲に入るかを調べます。

さらに、壁の紙がAとBの両方から見える理由を聞かれたら、像の作図は不要です。紙の細かな表面で光が多方向へ反射し、AとBの目へ届くから、と説明します。問いに合わない便利な公式を使わないことが、初見問題での強さです。

誤答を直して次の学びへつなげる

「Aから見える像とBから見える像は別の場所にある」は、像の位置と見える範囲を混ぜています。平面鏡と物体が動かなければ像の位置は同じです。変わるのは、その観察者へ届く反射光と、見える部分です。

このセクションでは光が同じ物質中を直進し、鏡で反射する場合を扱いました。次の「屈折の規則性と見え方」では、空気と水などの境界を通るときに光の向きが変わる現象へ進みます。そこでも、実際の光の道筋と、目が延長して感じる位置を分ける考えが役立ちます。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。