光

光の進み方

みずから光を出す電灯や太陽のことを光源という。
光源を出た光は、直接我々の目に届いたり、
さらに、その光が物体の表面で反射して目に届いたりする。
我々がものを見ることができるのは、
光源から出た光がそのまま目に入る場合と、
光源からの光が物体に反射して目に入る場合とがある。

光の直進

空気、水、ガラスなど均一な物質中では光は直進する。
光源から出た光は四方八方へ広がるが、太陽は非常に遠くにあるので地球上ではほぼ平行になって進んでいる。

光の反射

光が物体に当たってはね返ることを反射という。
鏡のように表面が平らな面に光が当たるとき入射角と反射角は等しくなる。
入射光…鏡に入ってくる光。
反射光…鏡で反射してでていく光。
入射角…鏡の面に垂直な直線と入射光との角度
反射角…鏡の面に垂直な直線と反射光との角度
※入射角、反射角は垂線との角度なのでまちがわないように。

反射の法則
光が鏡で反射するとき入射角=反射角となる。

鏡の像

物体を鏡にうつすと物体が鏡のおくにあるように見える
これは物体からの光が鏡で反射して、もとの物体と鏡に対して対称の位置から光が届くように見えるからである。
このとき鏡のおくに見えているのが像である。 鏡の作図(鏡による像と光の道すじ)
物体Aの像は鏡の面を対称の軸とした線対称の位置にある。>>像
像から目の位置まで直線を引く。>>線
このとき鏡の面と交わった点で、物体Aからの光が反射する。>>光の道すじ
実際はAからの光が鏡に反射して目に届くが、目は光が直進してきたように認識するので物体が鏡のおくにあるように感じる

乱反射

光がでこぼこしたものに当たるといろいろな方向に反射する。これを乱反射という。
身の回りの物体の多くは、表面がなめらかに見えても拡大してみるとでこぼこしているので光があたると乱反射する。
このため光源が１つしかなくても、どの方向からも物体を見ることができる。

光の屈折

光が空気から水のようにちがう種類の物質へ進むとき、その境界面で光が折れ曲がることを屈折という。
光が境界面に対して垂直に入射するとき(入射角0°)は光は屈折せず直進するが、光が境界面に対して斜めに入射すると、 大部分は屈折して進み、一部は反射する。
境界面に垂直な線と屈折光の角度を屈折角という。

光が空気から水(またはガラス)に進むとき、
入射角>屈折角となる。

光が水(またはガラス)から空気に進むとき、
入射角<屈折角となる。

全反射

光が水(またはガラス)から空気中に進む場合、必ず入射角より屈折角のほうが大きいので入射角がある程度以上大きくなると光が空気中へ出て行けずにすべて反射してしまう。これを全反射という。

つねに入射角<屈折角

これが限界(屈折角が90°)

限界より大きい入射角だと
すべて反射

限界となる入射角は物質によってちがう(水なら約48.6°)

光ファイバー・・・全反射のしくみを使って電話線などに利用されている

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みずから光を出す電灯や太陽のことを光源という。 我々がものを見ることができるのは、光源から出た光がそのまま目に入る場合と、光源からの光が物体に反射して目に入る場合とがある。 光源から出た光は四方八方へ広がるが、太陽は非常に遠くにあるので地球上ではほぼ平行になって進んでいる。 光が物体に当たってはね返ることを反射という。 鏡のように表面が平らな面に光が当たるとき入射角と反射角は等しくなる。 物体を鏡にうつしたとき、像は鏡に対してもとの物体と対称の位置にみえる。 光がでこぼこしたものに当たるといろいろな方向に反射する。これを乱反射という。 光が空気から水のようにちがう種類の物質へ進むとき、その境界面で光が折れ曲がることを屈折という。 境界面に垂直な線と屈折光の角度を屈折角という。 光が空気から水(またはガラス)に進むとき、入射角>屈折角となる。 光が水(またはガラス)から空気に進むとき、入射角<屈折角となる。 光が水(またはガラス)から空気中に進む場合、必ず入射角より屈折角のほうが大きいので入射角がある程度以上大きくなると光が空気中へ出て行けずにすべて反射してしまう。これを全反射という。 光ファイバーは全反射のしくみを使って電話線などに利用されている