鏡における像の生成と見える範囲
鏡に映る像の基本原理
鏡に映る像は物体と鏡の距離と同じ距離だけ鏡の向こう側にできる！
鏡に映る像は物体と鏡の距離と同じ距離だけ鏡の向こう側にできる！
- 像は鏡を基準として物体と反対側の同じ距離に生成される（鏡面対称）
- 鏡に映る像は左右が反転するが、上下は反転しない
- 像が見えるのは、像と自分を結んだ直線が鏡上にある場合のみ
R
Я
❓なぜ上下は反転しないの？
実は左右の反転ではなく、鏡と垂直方向が反転していると考えるのが正確！
実は左右の反転ではなく、鏡と垂直方向が反転していると考えるのが正確！
複数の鏡を使った場合:
- 2枚の鏡を使うと、像は左右反転せず元の向きに戻る
- 角度をつけた2枚の鏡の間に物体を置くと複数の像が見える
- 像の数: 360度 ÷ 鏡の角度 - 1（本物を除く）
- 向かい合わせの鏡では無限に像が映る
像の作図のコツ
- まず像の位置を決める（鏡面対称の位置）
- 像と目を結ぶ直線を引く
- この直線と鏡の交点が反射点！
レンズにおける光の屈折と像の生成
レンズの基本原理
レンズを通過する光は屈折して進む方向が変わる！
レンズを通過する光は屈折して進む方向が変わる！
→→→ 🔍 →↘︎
→→→ 🔍 →↗︎
平行光線が集まる点 = 焦点
- レンズの中心を通る光線は直進する
- 太陽光のような平行光線は、凸レンズを通過すると一点（焦点）に集まる
- 焦点距離: レンズの中心から焦点までの距離
凸レンズで生じる像の種類
- 物体がレンズの近く → 虚像（拡大・正立）→ 虫眼鏡！
- 物体がレンズから遠く → 実像（縮小・倒立）→ スクリーンに投影可能！
📝 メモ: レンズの膨らみと像の関係
→ 膨らみ大（焦点距離短）= 近くの物体の拡大率大
→ 膨らみ小（焦点距離長）= 遠くの物体の実像が大きい
→ 膨らみ大（焦点距離短）= 近くの物体の拡大率大
→ 膨らみ小（焦点距離長）= 遠くの物体の実像が大きい
❓なぜ望遠鏡は長いの？
対物レンズは焦点距離が長いから、実像がレンズから離れた位置にできる！それを接眼レンズで拡大するには距離が必要なんだ！
対物レンズは焦点距離が長いから、実像がレンズから離れた位置にできる！それを接眼レンズで拡大するには距離が必要なんだ！
光の色と影
光の三原色
赤（Red）
緑（Green）
青（Blue）
人間の目は赤・緑・青の3色の光を感じる細胞を持っている。これらの組み合わせで様々な色を認識する！
物体の色が決まる仕組み
- 物体は特定の色の光を反射する
- 例：黄色いバナナ = 赤と緑の光を反射、青い光は吸収
- 青い光だけを当てるとバナナは黒く見える（反射する光がないから）
❗ 光の三原色 vs 色の三原色
→ 光の三原色： RGB (加法混色)
→ 色の三原色： CMY (減法混色)
→ 光の三原色： RGB (加法混色)
→ 色の三原色： CMY (減法混色)
影の色はどうやって決まる？
影の色は、どの色の光が遮られ、どの色の光が届いているかによって決まる！
赤＋緑の光で物体を照らすと...
・赤の光が届かない領域 → 緑の影
・緑の光が届かない領域 → 赤の影
・両方の光が届かない → 黒い影
色に関する豆知識
→ 白い物体 = すべての色の光を反射
→ 黒い物体 = すべての色の光を吸収
→ 植物が緑色に見えるのは、緑色だけを反射するから！
→ 白い物体 = すべての色の光を反射
→ 黒い物体 = すべての色の光を吸収
→ 植物が緑色に見えるのは、緑色だけを反射するから！
光の屈折現象
光の屈折の原理
光は異なる媒質に入ると曲がる（屈折）。光の速度が変化するためだよ！
光は異なる媒質に入ると曲がる（屈折）。光の速度が変化するためだよ！
- 空気中 → 光は速い
- ガラス・水中 → 光は遅い
❓水中に棒を入れると曲がって見えるのはなぜ？
水中から空気中へ光が屈折するため！脳は光が直進してきたと錯覚するから、本来の位置より浅く見える！
水中から空気中へ光が屈折するため！脳は光が直進してきたと錯覚するから、本来の位置より浅く見える！
全反射の現象
光が遅い媒質から速い媒質へ特定の角度（臨界角）を超えて入射すると、すべて反射される！
全反射の例
- コップの底に置いた10円玉が、水を入れると見えなくなる現象
- 光ファイバーの通信技術
ピンホールカメラの原理
ピンホールカメラの仕組み
小さな穴を通った光がスクリーンの上下左右に反転した像を映し出す！
小さな穴を通った光がスクリーンの上下左右に反転した像を映し出す！
物体 → 🕳️ → 像
電球などから出た光が無数の方向に進む中で、偶然穴を通過した光だけがスクリーンに届き、像を形成する。
❓人間の目もピンホールカメラ!?
黒目の部分が穴になっていて、光がそこを通って網膜に像を結ぶ仕組みになっているんだよ！
黒目の部分が穴になっていて、光がそこを通って網膜に像を結ぶ仕組みになっているんだよ！
複数枚の鏡による像
複数の鏡に映る像の数
角度をつけた2枚の鏡の間の像の数 = 360° ÷ 鏡の角度 - 1（本物を除く）
角度をつけた2枚の鏡の間の像の数 = 360° ÷ 鏡の角度 - 1（本物を除く）
- 3枚の鏡を直角に配置 → 7つの像（本物を除く）
- 向かい合わせに鏡を置く → 無限に像が映る
複数枚の鏡に映る文字の向き
→ 奇数回反転 → 左右反転した像
→ 偶数回反転 → 元の向きの像
📝 救急車の文字が反転している理由
前を走る車のドライバーがバックミラーで見たときに正しく読めるようにしているんだよ！
前を走る車のドライバーがバックミラーで見たときに正しく読めるようにしているんだよ！
重要語句・概念
光の直進
光の反射
反射の法則（入射角＝反射角）
鏡像（きょうぞう）
虚像（きょぞう）
実像（じつぞう）
見える範囲
光の屈折（くっせつ）
全反射（ぜんはんしゃ）
レンズ
焦点（しょうてん）
焦点距離（しょうてんきょり）
光の三原色（赤、緑、青）
色の三原色（シアン、マゼンタ、イエロー）
減法混色（げんぽうこんしょく）
ピンホールカメラ
まとめ
この授業で学んだこと
光学の基本的な原理を、鏡、レンズ、光の色、屈折現象といった様々な側面から理解できるようになりました！
光学の基本的な原理を、鏡、レンズ、光の色、屈折現象といった様々な側面から理解できるようになりました！
- 像の生成原理 - 鏡面対称性と反射の法則
- レンズの種類による像の違い（虚像と実像）
- 光の三原色と色の三原色の違い
- 屈折による見え方の変化
- 作図を通じた光学現象の理解
❓試験に出そうなポイント
→ 鏡に映る像の作図方法
→ レンズによる実像と虚像の違い
→ 光の屈折と全反射の条件
→ 光と色の関係性
→ 鏡に映る像の作図方法
→ レンズによる実像と虚像の違い
→ 光の屈折と全反射の条件
→ 光と色の関係性