問1
★
反射の法則
鏡に光が入射角35°で当たった。反射角は何度か。
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答え35°
反射の法則：入射角 = 反射角。
中学理科 / 物理分野
Unit 10
光
なぜ鏡に像が映る？なぜ水中の物体がずれて見える？
光の直進・反射・屈折・凸レンズを図解で学ぼう。
✨ 反射の法則🌊 屈折・全反射🔍 凸レンズと像
1
光の直進と反射
晴れた日に木の下にはっきりとした影ができるのは、光がまっすぐにしか進まない（直進する）性質を持っているから。そして光が鏡に当たると、決まったルールに従って跳ね返る（反射する）。
光は均一な物質の中を直進する。鏡などに当たると反射し、入射角と反射角は等しい（反射の法則）。
図1：反射の法則。法線（反射面に垂直な線）を基準に入射角と反射角が等しくなる。
❌ よくある誤解
誤：入射角・反射角は、鏡の面を基準にはかった角度である
正：入射角・反射角は、鏡の面ではなく、鏡の面に垂直な線（法線）を基準にはかる角度である
鏡の面すれすれに測ってしまうミスが多い。必ず「法線」という補助線を引いてから角度を測るようにする。
高校物理では、反射の法則を波の性質(波面)から説明し、鏡以外の面（曲面鏡など）での反射も扱うようになる。凹面鏡・凸面鏡でできる像の位置や大きさを、作図や公式で求められるようになる。高校物理の範囲
2
光の屈折
コップに入れたストローが、水面の境目で折れ曲がって見えることがある。これは光が空気から水に進むときに、進む方向が変わる「屈折」という現象のせいである。
光が異なる物質の境界面を通るとき、進む方向が変わる——これを屈折という。空気→ガラスでは光は法線に近づく方向に折れ曲がる。
図2：光が空気からガラスに入ると、法線に近づく方向に曲がる（逆は離れる方向）。
🔑 POINT
光が水・ガラスから空気に出るとき、入射角が一定以上になると全反射が起き、光が境界面を越えられなくなる。光ファイバーはこの全反射を利用している。
💡 なぜ光は屈折するのか？
光は物質によって進む速さが変わる（空気中は速く、水やガラスの中では遅くなる）。斜めに境界面へ入射すると、光の片側が先に遅い物質に入って速度が落ち、もう片側はまだ速いままなので、進行方向がねじれるように曲がる。これが屈折の正体である。
高校物理では、屈折の度合いを「屈折率」という数値(sin(入射角)/sin(屈折角)で定義)で定量的に扱い、全反射が起こる条件(臨界角)を計算できるようになる。光ファイバー通信やプリズムでの分光もこの延長で理解できる。高校物理の範囲
3
凸レンズと像
虫めがねを太陽にかざすと、光が一点に集まって紙を焦がすことができる。これは凸レンズが光を集める性質を持っているから。物体の置き場所によって、レンズの向こうにできる像の見え方も変わってくる。
凸レンズは光を集める。焦点より遠い物体からの光は焦点の反対側に実像を作り、焦点より近いと虚像になる。
図3：物体が焦点より遠い場合、レンズの反対側に倒立の実像ができる。
📋 物体の位置と像のまとめ
| 物体の位置 | 像の種類 | 像の向き | 像の大きさ |
|---|---|---|---|
| 焦点距離の 2倍より遠い | 実像 | 倒立 | 物体より小さい |
| 焦点距離の 2倍の位置 | 実像 | 倒立 | 物体と同じ |
| 焦点距離〜2倍の間 | 実像 | 倒立 | 物体より大きい |
| 焦点上 | 像なし | — | —（光は平行に出る） |
| 焦点より近い | 虚像 | 正立 | 物体より大きい |
❌ よくある誤解
誤：虚像はスクリーンに映すことができる
正：虚像は実際に光が集まってできた像ではなく、光が集まっているように「見える」だけの像なので、スクリーンには映せない。実際に光が集まる実像だけがスクリーンに映る
虫めがねで物体を拡大して見るとき（焦点より近い距離）にできるのは虚像であり、これを紙に映すことはできない。実像と虚像は「スクリーンに映せるかどうか」で区別すると分かりやすい。
高校物理では、物体の位置・像の位置・焦点距離の関係を「写像公式」という式で計算できるようになる。作図だけでなく数値計算で像の位置や倍率を正確に求められるようになり、カメラや顕微鏡・望遠鏡の光学系の理解にもつながる。高校物理の範囲
🎯 テストでの問われ方
定期テストでは、反射・屈折の作図問題（入射光から反射光・屈折光を正しく描かせる）、凸レンズによる実像・虚像の作図と、物体の位置による像の変化の判定問題が頻出。高校入試でも、光の性質を利用した現象（全反射・水中の物体の見え方）を説明させる記述問題がよく出る。
🎯 練習問題
まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。
問2
★
光の進み方
光が空気からガラスへ進むときのように、異なる物質の境界面で光の進む方向が変わる現象を何というか。
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答え屈折
境界面で光の進む方向が変わる現象が屈折。
問3
★★
入射角の求め方
鏡の面と入射光のなす角が25°だった。入射角は何度か。
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答え65°
入射角は、鏡の面ではなく法線（面に垂直な線）からはかる。90 − 25。
問4
★★
凸レンズと像
焦点距離が10 cmの凸レンズがある。物体をレンズから15 cmの位置に置いたとき、できる像はどれか。
- ア倒立の実像で、物体より小さい
- イ倒立の実像で、物体より大きい
- ウ正立の虚像で、物体より大きい
- エ像はできない
答えを見る
答えイ
物体が「焦点距離〜焦点距離の2倍」の間（10〜20 cm）にある。
問5
★★
実像と虚像
実像と虚像のうち、スクリーンに映すことができるのはどちらか。
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答え実像
実像は、実際に光が集まってできる像。
問6
★★★
凸レンズと像
焦点距離が12 cmの凸レンズで、物体と同じ大きさの実像ができるのは、物体をレンズから何cmの位置に置いたときか。
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答え24 cm
焦点距離の2倍の位置に置くと、同じ大きさの実像ができる。12 × 2。
✅ この単元のまとめ
- 光の直進：均一な媒質の中では直進する（影ができる理由）
- 反射の法則：入射角 ＝ 反射角（法線を基準に）
- 屈折：異なる媒質に入ると方向が変わる（遅い媒質→法線に近づく）
- 全反射：水・ガラスから空気に出るとき、入射角が大きすぎると反射のみになる
- 凸レンズ：焦点より遠い物体→実像（倒立）、焦点より近い物体→虚像（正立・拡大）
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