光の道筋を矢印付きの光線で表そう

このレッスンの役割

前のレッスンでは、光が同じ物質中を直進することを学びました。ここでは、見えない道筋を考える道具として光線を使います。

目標は、光の進む道筋を直線、進む向きを矢印で表し、光源・物体・目の間で必要な代表光線を選んで描くことです。

知る・理解する

光線は、光の道筋を細い直線で表したモデルです。矢印は光が進む向きを示します。実際の光が一本の糸のように存在するという意味ではなく、広がる無数の光のうち、考えるために必要な道筋を選びます。

点光源からはあらゆる方向へ光が広がります。物体が見える道筋を描くときは、光源→物体→目の順に矢印を付けます。

光線を描く手順は、①出発点と到着点を確認、②定規で直線を引く、③進む向きへ矢印、④物体や境界との交点を確認、です。直線が物体を通り抜けたり、矢印が目から光源へ逆向きになったりしないか見直します。

具体例で使う

懐中電灯で白いカードを照らし、カードを見る場面では、懐中電灯→カード、カード→目の二本の代表光線を描きます。カードから目への光は、カードで反射した光です。

二人が違う位置からカードを見られるなら、カードから複数方向へ反射した光の一部が、それぞれの目へ届いています。必要な観察者の目まで光線を引きます。

誤答を直して次の学びへつなげる

光線を矢印なしで描くと、光の進む向きが分かりません。目から物体へ矢印を向けると、「目から光が出る」という誤解になります。

光線は考えるためのモデルであり、実際の光を数本に限定するものではありません。次は三枚の穴を使い、光線が一直線になるときだけ光が届くことを実験で確かめます。

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。