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境目

境目

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

境目
光の進む速さが異なる2つの物質(媒質)が接している境界部分

解説

光が空気から水やガラスなどの異なる物質へ進む際、その境目では「反射」と「屈折」という2つの現象が同時に起こります。光の一部は境目で跳ね返り、残りの光は物質の内部へと進みます。このとき、光の進む速さが物質によって異なるため、斜めに入射した光は境目で進行方向が変化します。

光の進み方は、境目への入射角度によって以下のように異なります。

入射の状態 進路の変化 屈折の有無
垂直に入射 直進する なし
斜めに入射 境目で折れ曲がる あり

ガラス板のような平行な面を持つ物質に光を斜めに通すと、入り口の境目と出口の境目で2回屈折が起こります。その結果、出ていく光は最初に入ってきた光と平行になりますが、進路はわずかに横にずれることになります。

コラム

鏡における反射も境目の現象の一つです。1枚の鏡では左右が逆転した像が見えますが、2枚の鏡を直角に組み合わせて2度反射させると、左右の入れ替わりが解消され、他人が見ているのと同じ向きの像を確認できます。

また、光が屈折率の大きい物質(水など)から小さい物質(空気など)へ進む際、入射角がある一定の角度(臨界角)を超えると、光がすべて反射する「全反射」という現象が起こります。これは光ファイバーなどの通信技術に応用されています。

小学生のみなさんへ

光が空気から水やガラスの中に入るとき、その「さかいめ」で光の進む方向が変わることがあります。これを光の屈折くっせつといいます。たとえば、コップに入れたストローが曲がって見えたり、プールの底が浅く見えたりするのは、すべてこの「さかいめ」で光が曲がっているからです。でも、光をさかいめに対してまっすぐ(垂直すいちょくに)当てたときは、光は曲がらずにそのまま突き抜けます。

また、鏡も光をはね返す「さかいめ」のひとつです。鏡を2枚組み合わせて、光を2回反射はんしゃさせると、ふだんの鏡とはちがって、左右が入れかわっていない自分の本当の姿すがたを見ることができます。

ルラスタコラム

雨上がりに見える「にじ」も、実はこの境目の現象に関係しています。空中に浮かぶ小さな水のつぶの中に太陽の光が入り、その境目で光が曲がったり反射したりすることで、きれいな7色の道ができあがるのです。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 光が空気から水へ進むとき、その境目で光が折れ曲がる現象を何といいますか。
屈折
【応用】 光が物質の境目に対して垂直に入射したとき、光の進む方向はどうなりますか。
屈折せずに直進する
【実践】 ガラス板に斜めに光を入れたとき、ガラスから出てくる光は、最初に入れた光とどのような位置関係になりますか。
最初に入れた光と平行になるが、進路はわずかにずれる

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