【中学理科】光の性質 反射の法則と光の屈折

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中学1年理科の物理分野は、光・音、力と圧力、水圧・浮力の学習をします。この分野では計算問題も数多く出題されますので、計算のポイントまでしっかりと押さえていきます。

光の性質

光には次のような性質があります。

  • 光の直進…光は同じ物質中を直進します。
  • 光の拡散…光は1つの光源からあらゆる方向に広がっていきます。
  • 光の反射…光は鏡や水面で、入射角と反射角が等しくなるように反射します。
  • 光の屈折…密度の違う物質に光が進むとき、その境界線で光が屈折します。

光の性質

この中でも中学理科で重要になってくるのは、「光の反射」と「光の屈折」です。

光の反射

鏡などに光が当たった場合、光は入射角と反射角が等しくなるように鏡の面ではね返ります。これを光の反射といい、鏡に向かってくる光を入射光、鏡ではね返って進む光を反射光といいます。

反射の法則

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反射の法則

入射角と反射角が常に等しくなるという法則です。

入射角=反射角

光の屈折

光が異なる物質に進むとき、異なる物質の境界線で光が曲がる現象光の屈折といいます。光が空気中から水中へ、水中から空気中に進む例で説明します。

光の屈折

屈折の方向

光が屈折する方向は、物質の密度によって決まります。密度が小さい(やわらかい)ものから密度が大きいもの(硬いもの)に進む場合と、密度が大きいものから密度が大きいものに進む場合で異なります。

  • 光が空気(密度小)から水(密度大)に進むとき
    入射角>屈折角
  • 光が水(密度大)から空気(密度小)に進むとき
    入射角<屈折角

空気と水の密度を比べると、密度が大きいのは水になります。上の図の屈折の方向を見てみると、密度が大きい水側に屈折することがわかります。

全反射

光が水中(密度が大きい物質)から空気中(密度が小さい物質)に進むとき、入射角がある大きさ以上に大きくなると、屈折して空気中に出ていく光がなくなり、空気と水の境界線で光が全て反射されます。この現象を全反射といいます。

光の性質 全反射

全反射は、光が空気中(密度が小さい物質)から水中(密度が大きい物質)に進むときは全反射は起こらないことに注意しましょう。

光の性質 練習問題

(1)光が鏡などの面ではね返ることを何というか。

(2)のとき反射角と入射角はどのような関係になるか。

(3)(2)のことを何の法則というか。

(4)光が空気中から水中に斜めに進むとき、入射角と屈折角はどちらが大きいか。

(5)光が水中から空気中に斜めに進むとき、入射角と屈折角はどちらが大きいか。

(6)光が水中から空気中に進むとき、光が境界線ですべて跳ね返される現象を何というか。

光の性質 練習問題 解答

(1)光の反射

(2)等しい。

(3)反射の法則

(4)入射角

(5)屈折角

(6)全反射

光の反射・屈折に関する実戦問題

光の性質である反射や屈折の基本が分かったところで、実戦問題に挑戦してみましょう。半円形レンズを使った問題です。

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