反射光の延長から平面鏡の像の位置を見つけよう

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3段階です。ここまでに、光は物体で反射し、目へ届くと見えることを学びました。今回は平面鏡で反射した光を目まで追い、「なぜ鏡の裏に物体があるように見えるのか」を作図で説明します。

今日の到達点は、反射光を鏡の裏へ破線で延長し、その交点を像の位置として見つけることです。鏡の裏に実際の光が進んでいるわけではないことも区別します。

知る・理解する

物体の一点から出た光は、鏡のいろいろな場所で反射し、その一部が目へ届きます。目と脳は、届いた光が途中で曲がったとは感じず、「光はまっすぐ来た」と判断します。そのため、反射光を逆向きへ延長した先から光が来たように見えます。

二本以上の反射光を鏡の裏へ延長すると、破線が同じ点で交わります。そこが像の位置です。光線を実際の進行方向として描く部分は実線、見かけの出発点を探す延長は破線にします。このように、実際の光が集まっていないのに見える像を虚像といいます。

像を作図する基本手順は次の通りです。

1. 物体の一点から鏡上の二点へ入射光を引く。
2. 各入射点で反射の法則を使い、目へ届く反射光を引く。
3. 反射光を鏡の裏へ破線で延長する。
4. 二本の破線が交わる点を像とする。

具体例で使う

鏡に映った時計を見ると、文字盤は鏡の表面ではなく奥にあるように感じます。これは、時計の各点から出て鏡で反射した光を、目が鏡の裏から直進してきたように判断するためです。

鏡の前に物体を置き、鏡の裏へ手を伸ばしても像には触れません。虚像は「何もない偽物」という意味ではなく、実際の光がその位置で集まっていない像という意味です。目へ届く光の向きには確かな根拠があります。

誤答を直して次の学びへつなげる

「像から光が出て鏡を通り抜け、目へ届く」という説明は誤りです。実際の光は物体から鏡へ進み、鏡で反射して目へ届きます。鏡の裏の破線には矢印をつけず、「目がそう感じる延長」と区別します。

次は、像の位置を実験で測り、物体と像の距離や大きさにどんな規則があるかを確かめます。

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。