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理科 1年

ひかり性質せいしつ

最終確認日:

このしょうまなぶこと

だい 2 しょうでは、 のまわりの こう物理ぶつり見直みなおします。 かがみみずとつレンズでひかりがどうふるまうかをまなびます。

  • ひかり直進ちょくしん と 「光源こうげん」 のしゅるい
  • 反射はんしゃ のきまり (入射角にゅうしゃかく = 反射角はんしゃかく) をえる
  • 屈折くっせつ のきまりと 全反射ぜんはんしゃ のしくみを
  • 白色光はくしょくこう が 7 いろかれる (分散ぶんさん) ことを
  • とつレンズ でできる 実像じつぞう虚像きょぞうべつできる
  • つよひかり (たいようレーザーれーざー) をちょくしないあんぜんまも

ポイント: ひかりえるもの ではありません。 ひかりものたって、 そこからはんしゃしたひかりはいるから 「ものえる」 のです。 くらやみなにえないのは、 はんしゃするひかりがないからです。

1. 光源こうげんひかり直進ちょくしん

ぶんひかりすものを 光源こうげんいます。

光源こうげんしゅるい

光源こうげんれいくわしく
たいようほしぜん光源こうげん
ろうそくの、 ランプものがえてひかり
でんきゅう、 LED、 けいこうでんひかり
ホタル、 いちしんかいせいぶつひかり

つきかがみ光源こうげんではない ことにちゅうつきたいようひかり反射はんしゃしてひかってえるだけです。

ひかり直進ちょくしん

なにもさえぎるものがなければ、 ひかりまっすぐすすみます。 これを こう直進ちょくしんいます。

れい観察かんさつされること
くものすきまからひかり (はくめい光線こうせん)たいようからまっすぐせんえる
くらかいちゅうでんとうよこほこりがひかりみちしめ
かげができるものひかりをさえぎるため
雲のすきまから差し込む薄明光線
雲のすきまからしこむ はくめい光線こうせん (はくめいこうせん)。 ひかりなにもさえぎられずに 直進ちょくしん する様子ようすたいちゅうのチリでえるれい

大事だいじ: ひかり直進ちょくしんするからこそ、 ものうしろに かげ ができます。 たいようが 1 つでも、 かげかたちがはっきりするのはひかり直進ちょくしんするしょうです。

2. 反射はんしゃかがみひかりがはねかえ

ひかりものひょうめんたってはねかえることを 反射はんしゃいます。

入射にゅうしゃかく反射はんしゃかく

かがみひかりてると、 ひかりていくひかりにきまりがあります。

よう
入射光にゅうしゃこうかがみたるまえひかり
反射光はんしゃこうかがみからていくひかり
法線ほうせんかがみめん垂直すいちょくせん
入射角にゅうしゃかく入射光にゅうしゃこう法線ほうせんつくかく
反射角はんしゃかく反射光はんしゃこう法線ほうせんつくかく

反射はんしゃのきまり

入射角にゅうしゃかく = 反射角はんしゃかく

入射にゅうしゃするかくはんしゃするかくかならひとしい です。 これを 反射の法則はんしゃのほうそくいます。 かがみだけでなく、 すいめん・ガラス・かねぞくひょうめんなど、 すべての反射はんしゃちます。

かがみうつぞう (虚像きょぞう)

かがみにうつるぶん姿すがたは、 かがみうし にあるようにえます。 でもじっさいにはかがみうしろにぶんはいません。 これを 虚像きょぞうい、 「ひかりあつまってじっさいにできたぞう」 ではないのがとくちょう

ぞうせいしつかがみ場合ばあい
おおきさぶんおな
ゆうはんたい
かがみからのきょぶんおなきょうしろがわ
しゅるい虚像きょぞう

乱反射らんはんしゃ

ざらざらしたかみすなひかりてると、 はんしゃこういろいろなほうこうらばります。 これを 乱反射らんはんしゃいます。 かみこくばんどこからでもえる のは乱反射らんはんしゃのおかげです。

ポイント: 1 ほんずつのひかりると、 ぜんが 「入射角にゅうしゃかく = 反射角はんしゃかく」 のきまりをまもっています。 でもひょうめんの凸おうがばらばらなので、 ぜんたいとしてはばらつくのが乱反射らんはんしゃです。

3. 屈折くっせつみずやガラスでひかりがる

ひかりくうからみず・ガラスへはい と、 さかいすすきがわります。 これを 屈折くっせついます。

屈折くっせつのしくみ

ひかりすすみち屈折くっせつ
くうみず・ガラス法線ほうせんちかづく ようにがる
みず・ガラス → くう法線ほうせんから とおざかる ようにがる

入射角にゅうしゃかくべつして、 くっせつしたあとのかく屈折角くっせつかくいます。

屈折くっせつこる不思議ふしぎ

  • プールのみずなかれたぼうれてえる (屈折くっせつぼうさきからひかりがる)
  • コップにみずれると、 そこのコインが がってえる
  • さかなうえからねらうと、 えるよりすこしも本物ほんものがいる

ぜん反射はんしゃ

みずからくうていくひかりで、 入射角にゅうしゃかくがある角度かくど (臨界角りんかいかく) をこえると、 ひかりくうられず、 全部ぜんぶはんしゃ してもどります。 これを 全反射ぜんはんしゃいます。

れいやくわり
ひかりファイバー (インターネットいんたーねっとのケーブル)全反射ぜんはんしゃひかりとおくまでつたえる
ダイヤモンドのかがやきなかなん全反射ぜんはんしゃする
みずなかからうえると、 うえいちかがみのようにえる全反射ぜんはんしゃ

大事だいじ: 屈折くっせつ反射はんしゃのちがい — 反射はんしゃは 「おなぶっしつなかもどる」、 屈折くっせつは 「ちがうぶっしつはいる」。 ガラスのひょうめんでは 両方りょうほう同時どうじこって いることもおおい。

4. ひかりいろ白色はくしょくこう分散ぶんさん

たいようこうでんきゅうひかりは、 ふだんしろえます。 これを 白色光はくしょくこういます。 でも、 プリズムぷりずむ (さんかくちゅうのガラス) をとおすと、 しろひかり7 いろかれます。 これを 分散ぶんさんいます。

白色はくしょくこうの 7 いろ

じゅんばんいろくっせつ度合どあ
そとがわあかちいさい (あまりがらない)
だいだい
みどり
あお
あい
はんたいがわむらさき (むらさき)おおきい (よくがる)

あめのちにじ は、 くうちゅうみずつぶがプリズムのはたらきをして、 白色光はくしょくこう分散ぶんさんされたものです。

プリズムを通った白色光が虹色のスペクトルに分かれる様子
プリズムぷりずむ白色光はくしょくこう分散ぶんさんさせたもの。 ひかりちょう (しょく) ごとに屈折くっせつ度合どあいがちがうため、 7 いろスペクトルすぺくとるかれる (分散ぶんさん)。 雨上あめあがりの にじおなじしくみ。

ものいろかた

リンゴがあかえるのはなぜでしょうか。

ものいろしくみ
あかいリンゴあかだけを反射はんしゃし、 ほかのいろ吸収きゅうしゅう
みどりのはみどりだけを反射はんしゃし、 ほかのいろ吸収きゅうしゅう
しろかみすべてのいろ反射はんしゃ
くろふくすべてのいろ吸収きゅうしゅう

ポイント:あかいリンゴ」 は 「あかひかりしている」 のではありません。 「しろひかりたって、 あかだけがはんしゃしてとどく」 からあかえるだけです。 くらやみではどんなリンゴもくろえます

5. 凸レンズとつれんずでできるぞう

ルーペや眼鏡めがね (ろうがん鏡)、 カメラのレンズは、 ちゅうおうがふくらんだ とつレンズ でできています。

凸レンズとつれんず基本きほんよう

よう
光軸こうじくレンズの中心ちゅうしんとおっすぐなせん
焦点しょうてん光軸こうじくへいこうひかりあつまるてん (りょうがわに 1 つずつ)
焦点距離しょうてんきょりレンズの中心ちゅうしんから焦点しょうてんまでのきょ

3 ほん大事だいじ光線こうせん

とつレンズでぞう作図さくずするとき、 つぎの 3 ほんけばかならぞうまります。

光線こうせんせいしつ
光軸こうじくへいこうひかりレンズを焦点しょうてんとお
② レンズの中心ちゅうしんとおひかりそのままちょくしん
手前てまえ焦点しょうてんとおひかりレンズを光軸こうじくへいこう になる

ものとできるぞう

もの焦点しょうてんよりとおくにくか、 ちかくにくかでできるぞうがちがいます。

ものできるぞうおおきさレンズのどちらがわ
焦点距離しょうてんきょりの 2 ばいよりとお実像じつぞうちいさいゆうはんたいはんたいがわ
焦点距離しょうてんきょりの 2 ばい実像じつぞうおなゆうはんたいはんたいがわ
焦点しょうてんと 2 ばい実像じつぞうおおきいゆうはんたいはんたいがわ
焦点しょうてんうえぞうができない (こうへいこう)
焦点しょうてんよりちか虚像きょぞうおおきいものおなものおなじがわ

実像じつぞう虚像きょぞうのちがい

実像じつぞう虚像きょぞう
ひかりあつまってできているかはい (じっさいひかりあつまる)いいえ (こうあつまるようにえるだけ)
スクリーンにうつるかうつるうつらない
ゆうはんたいものおな
れいカメラ、 映写機えいしゃきルーペ、 かがみ

大事だいじ: ルーペでものおおきくえるとき、 もの焦点しょうてんより ちかいています。 できているのは 虚像きょぞう。 だからルーペでうつしたかみを 「スクリーン」 でることはできません。

6. ひかりわたしたちのくらし

めん使つかわれているひかりせいしつ
カーブミラー反射はんしゃ
てんしゃのリフレクター反射はんしゃ (さい反射はんしゃ)
ろうがん眼鏡めがねとつレンズで虚像きょぞうつく
きん眼鏡めがねおうレンズ (中心ちゅうしんがへこんだレンズ)
カメラとつレンズでちいさな実像じつぞうつく
顕微鏡けんびきょうてんたいぼうえんレンズを 2 つ組み合わせくみあわせおおきくせる
プリズム・にじ分散ぶんさん
ひかりファイバー全反射ぜんはんしゃ

7. ふりかえり

このしょうまなんだことをふりかえりましょう。

  • 光源こうげん とは 「ぶんひかりすもの」 とえる
  • [ ]こうなにもさえぎらなければ 直進ちょくしん する
  • [ ]反射はんしゃのきまり = 入射角にゅうしゃかく = 反射角はんしゃかくせつめいできる
  • [ ]きょうにうつるぞう虚像きょぞう で、 かがみうしろにぶんおなきょにある
  • [ ]屈折くっせつ = ちがうぶっしつはいるときすすきがわる
  • 全反射ぜんはんしゃひかりファイバーに使つかわれている
  • [ ]白色光はくしょくこうが 7 いろかれることを 分散ぶんさん
  • [ ]とつレンズでもの焦点しょうてんよりとおくにくと 実像じつぞう ができる
  • [ ]とつレンズでもの焦点しょうてんよりちかくにくと 虚像きょぞう ができる
  • [ ]実像じつぞうはスクリーンにうつる、 虚像きょぞうはうつらない

このしょう安全あんぜんはいりょ

  • たいようぜったいちょくしない (そうがん鏡・ぼうえん鏡でるのもげんきんしつめいけん)
  • レーザーれーざーポインターひとどうぶつけない、 かがみはんしゃさせない
  • きょうたいようこうはんしゃ させてひとけない
  • とつレンズでたいようこうあつめると はっ する (虫めがねむしめがねかみをこがすあそびは火事かじげんいん)。 実験じっけんわったら かならずふたをする
  • くらひかり実験じっけんをするときは、 とおみちものかず、 つまずかないように

しょう: だい 3 しょうでは 「おん」 をまなびます。 ひかりおなじように 「なみ」 でつたわるが、 ちがいもおおい。 大音おおとりょうみみまもることをこころはじめましょう。

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