鏡までの距離と像までの距離・大きさを調べよう

このレッスンの役割

「乱反射と平面鏡の像」セクションの第4段階です。前のレッスンでは、反射光の延長が交わるところに虚像が見えると作図しました。今回はその位置を実験で確かめ、平面鏡の像に成り立つ二つの規則を証拠から見いだします。

今日完成させる力は、「物体から鏡までの距離＝鏡から像までの距離」「像の大きさ＝物体の大きさ」を、測定方法とともに説明することです。

知る・理解する

普通の鏡は光を通さないため、鏡の裏へ物差しを置いて像の位置を直接測れません。そこで、少し光を通し、少し反射する透明なガラス板を使います。ガラス板の手前にろうそくA、裏側に同じ大きさのろうそくBを置きます。Aの像とBがぴったり重なるようにBを動かせば、Bの位置をAの像の位置として測れます。

見る位置を少し左右へ動かしてもAの像とBがずれなければ、二つは同じ位置にあると判断できます。この確認を視差がないことの確認といいます。複数の物体距離で測ると、像は鏡をはさんだ対称な位置にでき、大きさも物体と等しいと分かります。

実験では、物体Aだけを動かし、ガラス板は固定します。物体距離を10 cm、15 cm、20 cmのように変え、像の位置を毎回測ります。一回だけで規則を決めず、複数回の対応を表にします。

具体例で使う

身長150 cmの人が鏡から2 m離れて立つと、像は鏡の裏2 mの位置に見えます。人から像までの見かけの距離は2 m＋2 m＝4 mです。鏡から離れても像そのものが小さくなるわけではありません。目に入る角度が小さくなるため、見た感じが小さくなるだけです。

誤答を直して次の学びへつなげる

「像は鏡の表面にある」は、光って見える場所と像の見かけの位置を混同した誤りです。また「鏡から離れると像が小さくなる」も、像の大きさと見かけの角度を混ぜています。平面鏡では、位置は鏡に対して対称、大きさは物体と等しいままです。

次は、像全体のうちどこまで目へ届くかを作図します。像の大きさと、鏡を通して見える範囲は別の量です。

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。