初見の光学装置を実験・作図・記述で解き切ろう

このレッスンの役割

光の反射・屈折コースの仕上げです。初めて見る装置でも、問い→条件→法則選択→区間作図→表との照合→記述の順で解きます。答えが合わないときに、自分で戻る場所を決めることも到達点です。

知る・理解する

入試問題は次の六段階に分解できます。

1. 問われている量・光路・像の性質を囲む。
2. 光の矢印、物質の順、鏡面、焦点を図から読む。
3. 変えた条件と測定値を表へ整理する。
4. 区間ごとに反射・屈折・全反射・代表光線を選ぶ。
5. 作図と実験表が一致するか確認する。
6. 観察結果、法則、結論をつないで記述する。

具体例で使う

未知装置で、ガラス内部の光が平らな面へ当たり、反射後に凸レンズへ平行に入るとします。表では入射角35°まで屈折光があり、45°ではありません。まず臨界角は35°より大きく45°以下と読み、45°では全反射を描きます。反射後の光がレンズの光軸に平行なら、通過後は反対側の焦点を通ります。

記述は「入射角45°では屈折光が観察されず、ガラスから空気へ進む光の入射角が臨界角を超えているため全反射する。その反射光は凸レンズへ光軸に平行に入るので、通過後は焦点を通る」のように、結果→法則→結論をつなぎます。

誤答を直して次の学びへつなげる

「全反射するから」「焦点を通るから」と法則名だけ答えても、どの条件を根拠にしたか伝わりません。表のどの変化、図のどの位置関係を使ったかを添えます。

答えが合わないときは最初からやり直さず、次を順に点検します。矢印は逆でないか、物質の順は合うか、角度は法線基準か、物体は焦点のどちら側か。この自己診断ができれば、題材の見た目が変わっても同じ知識を使えます。

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。