光の性質と反射の法則
身の回りの「見える」現象はすべて光が関わっています。光がまっすぐ進むこと、物体で反射することを物理の言葉で整理しましょう。
基本知識
光は直進する性質をもちます。光源から出た光は、何もないところでは曲がらず直線的に進むため、影が生まれます。物体の表面に当たった光は反射し、その時入射角=反射角という反射の法則が成り立ちます。
反射には、平らな鏡面での正反射（鏡面反射）と、ざらざらした面での乱反射があります。私たちが物体を様々な方向から見られるのは乱反射のおかげです。鏡に映る像は左右が逆で、鏡面から物体までの距離と等しい位置にある虚像です。
📘 重要用語
光源（自ら光を出す物体。太陽・電球・LEDなど）
光の直進（光は均一な物質の中をまっすぐ進む）
入射角・反射角（鏡面の法線と光線がなす角。両者は等しい）
反射の法則（入射角=反射角、入射光・反射光・法線は同一平面上）
乱反射（ざらざらした面で四方八方に反射する現象）
虚像（実際には光が集まっていないが、目には見える像。鏡像など）
光源（自ら光を出す物体。太陽・電球・LEDなど）
光の直進（光は均一な物質の中をまっすぐ進む）
入射角・反射角（鏡面の法線と光線がなす角。両者は等しい）
反射の法則（入射角=反射角、入射光・反射光・法線は同一平面上）
乱反射（ざらざらした面で四方八方に反射する現象）
虚像（実際には光が集まっていないが、目には見える像。鏡像など）
深掘り (背景・意義)
光の速さは真空中で約 c = 3.0 × 108 m/s(秒速30万km)です。これは宇宙で最も速い速度であり、地球と月の往復(76万km)もわずか約2.5秒で行き来します。
反射の法則は鏡や望遠鏡、車のサイドミラー、コーナーミラーなど身近な道具に応用されています。乱反射があるからこそ、本やノートのページを様々な角度から読むことができ、暗くない部屋にいられるのです。光の直進性は影の形、日食・月食、ピンホールカメラの原理にも関係します。
💡 ポイント
- 光源＝自ら光を出すもの(太陽・電球・LED)
- 光は均一な物質の中で直進する
- 反射の法則: 入射角=反射角(法線から測る)
- 正反射(鏡)と乱反射(紙・壁)の違い
- 鏡の像は左右が逆の虚像、距離は対称
- 光速は約 3.0 × 108 m/s
- 影や日食は光の直進が原因
注意点 (混同しやすい)
① 入射角・反射角は鏡面ではなく法線(垂線)から測る。② 正反射(きれいな鏡)と乱反射(ざらざら面)はどちらも反射の法則を満たしている(凹凸ごとに法線が違うだけ)。③ 鏡の像は虚像であり、鏡の奥に光が実在するわけではない。④ 光源と反射物の区別(月は光源ではなく太陽光を反射しているだけ)。
練習
- 反射の法則を式または文章で答えなさい。
- 光の速さは真空中で約何 m/s か。
- ざらざらした面でも物が見えるのは何反射のおかげか。