光は同じ物質中をまっすぐ進む

このレッスンの役割

前のレッスンでは、光源から出た光と、物体で反射した光を区別しました。ここでは、光が進む道筋の基本を学びます。

目標は、光は空気中や水中など同じ物質の中では直進すると説明し、光の道筋そのものがいつでも横から見えるわけではないことも区別することです。

知る・理解する

光の直進とは、同じ物質の中を進む光の道筋がまっすぐであることです。細いすき間から入った日光や、暗い場所のレーザー光を霧で見えるようにすると、まっすぐな道筋が観察できます。

ただし、空気から水へ入る境界のように物質が変わる場所では、光が曲がることがあります。したがって「光はどこでも必ず直進する」ではなく、「同じ物質中では直進する」が正確です。

光の道筋を横から見られるのは、ほこり、煙、霧などで光が反射し、その一部が目へ届くときです。きれいな空気中を進む光は、光源や照らされた場所は見えても、途中の道筋は見えにくいことがあります。

具体例で使う

窓のすき間から差す日光が部屋の中で筋のように見えるのは、空気中のほこりが光を反射するためです。筋がまっすぐなのは、空気中で光が直進していることを示します。

ピンホールカメラでも、物体の各点から来た光が小さな穴を通って直進するため、上下左右が逆の像ができます。この詳しい作図は後で扱いますが、直進が像の位置を決めることを覚えておきます。

誤答を直して次の学びへつなげる

「光の道筋が見えないなら光は進んでいない」は誤りです。光が横向きに目へ入らないだけです。「光は必ずまっすぐ」も、物質の境界という条件を落としています。

次は、目に見えない光の道筋を、直線と矢印を使った光線として表します。

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。