中学校理科の第1学年、第1分野の「光と音」で学ぶ内容です。小学校3年では、日光はまっすぐ進むこと、鏡ではね返して重ねたり集めたりできることを学びました。中学校ではそれを一歩進めて、光が物質の境界面で反射するときの規則性を、実験で見いだして理解します。はじめに、太陽や電灯のように自ら光を出すもの(光源)と、光の直進を確かめます。物が見えるのは、物で反射した光が目に届くからです。表面がでこぼこした物に当たった光は、いろいろな方向に反射します(乱反射)。中心になるのは「反射の法則」です。鏡に当たる光(入射光)と、はね返る光(反射光)について、入射角と反射角が等しくなります。角度は、鏡の面ではなく、鏡の面に垂直な直線を基準にして測ります。このプリントでは、この直線を「法線」と呼んでいます。もう一つは、鏡にうつる像です。像は、鏡の面を対称の軸として、物と線対称の位置(鏡からの距離が等しい位置)にできます。像の位置に実際に光が集まっているのではなく、反射した光が目に入るため、鏡の裏から光が来たように見えます。

つまずきやすいところ

角度を鏡の面から測ってしまう間違いが多く見られます。「鏡の面と入射光の間の角が 65°」なら、入射角は 90° − 65° = 25° です。図に法線を先に書いておくと、取り違えにくくなります。
「入射光と反射光の間の角」を入射角と同じだと思ってしまうことがあります。入射角が 55° なら、入射光と反射光の間の角は 55° × 2 = 110° です。どの線とどの線の間の角かを、図で指さして確かめる必要があります。
像の作図で、鏡の表面に点を取ってしまうことがあります。像は鏡の向こう側、物と同じ距離の位置にできます。像は実際に光が集まった点ではなく、目に入る光を逆にのばした先に見える位置です。
物から鏡までの距離と像から鏡までの距離を同じにする、という対称の考え方が、定規の使い方まで落とし込めず、ずれた図になりやすいです。

教え方・声かけのコツ

小さな鏡と懐中電灯で光の道筋を紙に写し、分度器で角度を測ると、法則が実感できます。強い光を直接目で見ないこと、反射した光を人の顔に当てないことを先に約束しておきます。
作図の最初の一手は必ず「法線を引く」と決めておくと、角度の取り違えが減ります。
「像は鏡をはさんで物と対称」と言葉にしてから作図に進むと、点の取り方が安定します。
答え合わせでは、数字だけでなく、光の通り道を物 → 鏡 → 目の順に指でなぞらせると、矢印の向きの間違いに気づきやすくなります。

運営者の見方

この単元は、要点をまとめた「ポイント」と、確かめたあとに解く「問題」の2枚です。「ポイント」では、光源と光の直進、乱反射、反射の法則の図、鏡にうつる像の図(実線と点線のかき分け)を見たうえで、例題4問で角度の求め方を確かめます。例題には「鏡の面と入射光の間の角が 50° のとき、入射角は何度か」のように、法線との角に直す問いを入れました。「問題」は、用語の大問(光源・反射・入射角・反射角・乱反射・反射の法則)、角度の計算の大問、像の作図の大問の3つです。計算の大問は、反射角を答えるだけの問いから、鏡の面との角や、入射光と反射光の間の角を求める問いへ進みます。最後の作図では、像 P' をかいて目に届く光の道筋を実線でかき、像までの距離や、像の位置に光が集まっているかを答えます。「ポイント」の赤い字は赤シートで消える語句で、法線、入射角、反射角、線対称のように、取り違えると作図や計算がくずれる語を赤くしてあります。

よくある質問

Q. 入射角と反射角は、どこから測りますか。
A. 鏡の面に垂直な直線(このプリントでは「法線」)から測ります。鏡の面から測った角は、90° からひくと入射角になります。

Q. 鏡にうつった像は、本当にそこにあるのですか。
A. 実際に物があるわけではなく、鏡ではね返った光が目に入るために、鏡の向こうにあるように見えます。像は鏡をはさんで物と線対称の位置にできます。

Q. でこぼこした面では、光はどう反射しますか。
A. いろいろな方向に反射します。これを乱反射といい、このプリントでも用語として出てきます。鏡のようななめらかな面では、光は決まった方向に反射します。