角度表と像の測定表から規則を読み解こう

このレッスンの役割

作図で使った法則を、実験表の数値から読み取ります。角度の表では反射・屈折・全反射を、距離と像の表では凸レンズを扱い、表の傾向を作図の理由へ結びます。

知る・理解する

まず角度表では、角度が法線基準か確かめます。

入射角と反射角は常に等しいと読めます。屈折角が入射角より大きいので、光は法線から離れる側へ曲がっています。30°では屈折し、40°では全反射しているため、臨界角は30°より大きく40°以下の範囲にあります。測定が10°刻みなら、臨界角が40°だと断定はできません。

具体例で使う

焦点距離10 cmのレンズで、物体距離30 cmなら2fより外、20 cmなら2f、15 cmならfと2fの間、6 cmなら焦点内です。距離の数字を大きい・小さいだけで見ず、fと2fを境界にします。

物体が30 cmから15 cmへ近づく間は、倒立実像が遠ざかり大きくなります。しかし6 cmではこの傾向を延長せず、正立拡大虚像へ切り替えます。

誤答を直して次の学びへつなげる

屈折角が入射角と同じだと決めてはいけません。等しいのは反射角です。屈折の曲がり方は物質の組合せと進む向きで変わります。

臨界角は、初めて「屈折光なし」と測った角そのものとは限りません。測定間隔の間に真の境界があるため、実験から言える範囲で答えます。次はこのような取り違えを、最初のずれから修正します。

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。