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入射角と反射角

一般小学生

まとめ

入射角反射角
光が鏡などの面に当たって反射するとき、境界面に垂直な線(法線)と入射光のなす角を入射角、法線と反射光のなす角を反射角といい、これらは常に等しくなる

解説

光が鏡のような滑らかな面に当たって跳ね返る現象を「反射」と呼びます。このとき、光が当たる点において鏡の面に対して垂直に引いた仮想の線を「法線」といいます。入射光と法線の間の角度を「入射角」、反射光と法線の間の角度を「反射角」と定義します。

反射の法則によれば、入射角と反射角は常に等しくなります。これは平面の鏡だけでなく、曲面であっても、その接点における法線を基準にすれば同様に成立します。注意すべき点は、角度を測る基準が「鏡の面」ではなく「法線」であることです。テストでは鏡の面との角度が示され、入射角を計算させるような問題が頻出します。

項目 入射角 反射角
定義 法線と入射光の間の角 法線と反射光の間の角
大きさ 反射角と常に等しい 入射角と常に等しい
基準線 境界面の法線 境界面の法線
コラム

鏡で自分の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です。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が反射する際、鏡の高さが身長の半分あれば視線がカバーできるためです。

また、この法則は光だけでなく、音の反射やビリヤードの球の動きなど、波や粒子の衝突現象にも広く見られます。潜望鏡や光ファイバー全反射自動車のテールランプなど、私たちの身の回りの多くの技術に応用されています。

小学生のみなさんへ

かがみに光を当てると、光がはね返ります。これを「反射はんしゃ」といいます。このとき、かがみに入ってくる光の角度を「入射角にゅうしゃかく」、はね返って出ていく光の角度を「反射角はんしゃかく」とよびます。

この2つの角度は、いつでも同じ大きさになるという決まりがあります。これを「反射ほうそく法則ほうそく」といいます。たとえば、ボールをカベにななめに投げると、ななめにはね返っていきますよね。光もそれと同じように、決まったルールではね返っているのです。

ルラスタコラム

潜望鏡(せんぼうきょう)という道具を知っていますか? かがみを2まい、ななめに向かい合わせることで、高いところや、かべの向こうがわをのぞくことができる道具です。これも「反射の法則」をうまく使って作られているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 入射角と反射角は、何を基準にして測る角度か
境界面(鏡の面など)に対して垂直な線(法線)
【応用】 鏡の面と入射する光のなす角が30度であるとき、反射角は何度になるか
60度(法線との角度を計算するため、90度から鏡の面との角度30度を引いた値が入射角となり、反射角もそれと等しくなるため)
【実践】 鏡を使って自分の全身を映したいとき、最低限必要な鏡の上下の長さは、身長に対してどのくらいか
身長の半分の長さ。反射の法則により、目から頭頂部および目から足元までの光を反射させて目に届かせるには、身長の半分の高さの鏡があれば理論上全身を映すことが可能であるため

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