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乱反射

一般小学生

まとめ

反射
表面に凹凸のある物体に光が当たった際、さまざまな方向に光が跳ね返る現象
  • 光が当たる面の微細な傾きによって、反射光が四方八方に広がる
  • 個々の反射点においては、常に入射角と反射角が等しくなる「反射の法則」が成立している
  • 身の回りの物体の多くはこの反射を行っているため、どの角度からでも形を認識できる

解説

光が物質の表面で跳ね返る際、その面の状態によって光の進み方が異なります。鏡のように極めて平滑な面では、光は一定の方向にのみ反射します。これを正反射(鏡面反射)と呼びます。一方、紙や衣服、壁などのように、一見平らに見えてもミクロの視点では凹凸がある面では、光が当たる場所ごとに反射する向きがバラバラになります。これが乱反射です。

重要な点は、乱反射は「反射の法則」を無視しているわけではないということです。非常に小さな範囲で見れば、それぞれの光は面に対して正しく反射していますが、面全体がデコボコしているために結果として光が散らばって見えるのです。

項目 正反射 乱反射
反射面の状態 滑らか(鏡、静かな水面) 凹凸がある(紙、壁、布)
反射光の方向 一定の方向に揃う あらゆる方向に広がる
物体の見え方 光源や景色が映り込む どの方向からも物体が見える
コラム

私たちは、自ら光を放つ「光源」以外の物体を、その物体が光を乱反射することによって認識しています。もし物体が完全に正反射しかしない場合、特定の角度からしかその物体を見ることはできず、鏡のように周囲の景色を映し出すだけになってしまいます。

また、光の反射に関連する知識として、鏡に全身を映すために必要な鏡の長さは、身長のちょうど半分(150cmの人なら75cm)となります。これは反射の法則により、目から足元、目から頭頂部までの光の経路を計算すると導き出せます。さらに、2枚の鏡を特定の角度で組み合わせたときに現れる像の数は「360÷鏡の角度-1」という式で求めることが可能です。例えば90度で合わせた場合は、3つの像が見えることになります。

小学生のみなさんへ

みなさんは、どうしてまわりにあるノートやつくえが、どの向きから見ても見えるのか、ふしぎに思ったことはありませんか?それは、光が物の表面ひょうめんでバラバラな方向に反射はんしゃしているからです。このことを「乱反射」といいます。

鏡のようにツルツルした面では、光は決まった方向にしかはね返りません。でも、ノートや壁などは、目に見えないくらい小さな凹凸おうとつ(でこぼこ)がたくさんあります。そこに光が当たると、光がいろいろな方向に拡散かくさんして(広がって)いくので、どこから見てもその物が見えるようになるのです。

ルラスタコラム

夜空に光る月も、実は太陽の光を乱反射しているから見えるんですよ。月は鏡のようにツルツルではないので、太陽の光をいろいろな方向にはね返しています。そのおかげで、地球にいる私たちは、月の形をはっきりと見ることができるのです。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 表面がでこぼこした面に光が当たり、さまざまな方向に反射する現象を何というか。
乱反射
【応用】 乱反射が起きているとき、個々の小さな反射面において「反射の法則」は成り立っているか。
成り立っている。乱反射は、微小な面ごとに「反射の法則(入射角=反射角)」に従って反射しているが、面全体の凹凸によって反射光がさまざまな方向に進む現象である。
【実践】 鏡のように光を一定方向に反射させる「正反射」に対し、乱反射が私たちの生活において果たしている重要な役割は何か。
光源(太陽や電灯など)以外の物体を、どの方向からでも認識できるようにする役割。もし正反射(鏡面反射)しか存在しなければ、特定の角度からしか物体を見ることができない。

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