光の性質 光が、真空中や気体や液体のような ものの中をまっすぐに進む性質 を光の(1…漢字で?性)といいます。 そのため、無限む げ んに遠いところから やってくる太陽光たいようこうはほぼ平行光線こうせんで、 日 食 にっしょく や月 食げっしょくは太陽光がつくる本ほん影えいと半はん影えいがおこす現 象げんしょうです。 ピンホールカメラ 光の直 進 性ちょくしんせいを利用したのがカメラです。カメラの中のすりガラスを被写体ひ し ゃ た いに近づけたときの像は、(2…大きく か小さくで)なり、カメラを被写体ひ し ゃ た いに近づけたときにできる像ぞうは(3…大きくか小さくで)なることが分かります。 また、できた像ぞうは上下左右が反対になっています。 光の反射はんしゃ 光の反射はんしゃには正反射せいはんしゃと乱反射らんはんしゃがあり、どちらも、それぞれに 入 射にゅうしゃかく角と反射はんしゃ角かくが等しい反射はんしゃの法則が成なり立っ ています。湖の水面に実物じつぶつと同じ形の像ぞうが写うつる反射はんしゃのしかたを(4…正反射か乱反射で)といいます。 これに対し、でこぼこの面でのいろいろな方向に反射はんしゃする反射はんしゃのしかたを(5…正反射か乱反射で)といいます。 しかし、このときもひとつひとつには反射はんしゃの法則が成なり立っており、海面の明るいところすべてに太陽が 写 うつ っているのです。
光の屈折くっせつ 光は、異なる物質の中を通るときに折おれ曲がって進みます。これを光の屈折くっせつといい、空気中から水中へ入ると きは、もぐるように進みます。こうした進み方は、光が最短さいたん距離き ょ りを通ろうしていると考えると分かりやすくな ります。水中から出るときは逆の道筋みちすじを通り、これを光の逆 進ぎゃくしんといいます。 日 常にちじょう生活で、茶わんの中のはしが 折おれ曲がっているように見えたり 金魚が実際じっさいよりも上の方にいるよう に見えたりするのはこのためです。 そして、これを利用して光が一点に 集まるようにつくってあるのが とつレンズです。 プリズム 光の性質を調べるために使う三角 柱ちゅうのガラスを(6…カタカナ)と いいます。これには、直角二等辺三角形のものと正三角形の形の ものがあります。 左のように光がガラスの外に出ていかないのは、光が(7…漢字で)と いう性質をもっているためです。入 射 角にゅうしゃかくが42 度よりも大きいとき は空気中との境目さかいめのところですべて反射してしまうのです。 プールの底の方から水面を見ると、水面が 鏡かがみの裏うら側のように なって外の景色け し きが見えません。これも光の(7)によるものです。
下の①～④のようなガラスに入った光の進み方をそれぞれ記号で答えなさい。 (11…記号で) (12…記号で) (13…記号で) (14…記号で) 鏡 かがみ による物体の像 ぞう 物体と像ぞうは 鏡かがみに対して線対 称たいしょうになります…自分で作図さ く ずして確認。 目は 鏡かがみの鉛筆えんぴつを見ていますが、実際じっさいはＣ点とＤ点で反射はんしゃしてきた光が、 目に入ってきています。実物じつぶつでは、鉛筆えんぴつの先が左にありますが、 鏡かがみの 中の像ぞうでは(15…右か左で)に見えています。 鏡 かがみ の前に自分のからだを置いたとき、ちょうど自分の体を180 度 だけ反対にしたときと同じ状態になっていることに気がつきます。 自分の左手が、 鏡かがみの中では右手に なっています。時計の針や数字も 左右が反対になっています。 また、自分の真ま後うしろをＡ にうつし、Ａにうつった像ぞうをＢにうつして自分の後ろを 見ることができます。このときのＢにうつった自分の後ろ 姿は、左右が反対になっていません。 それは、自分の目に入ってくる光が、鏡によって(16)回 反射しているためです。 左のように直角にした合わせ 鏡かがみでは、3 つの像ぞうができて います。いずれも、 鏡かがみで反射はんしゃした光が自分の目に入って いるのです。このとき、ＢとＣは(17)回の反射はんしゃ、Ｄは(18) 回の反射はんしゃでできた像ぞうです。
鏡 かがみ で見える範囲は ん い 鏡 かがみ に映うつったＡ君を見ることができるのは、Ａ君とＢ君と(19)君で、 できないのが(20)君です。 見分け方は、Ａ君(実物の)とＢ´君(鏡の中の)、Ａ君(実物の)とＤ´君 (鏡の中の)を直線で結んだとき、その直線が 鏡かがみの中を通るか どうかです。直線が 鏡かがみの中を通るときは、Ａ君(実物の)から出た 光が 鏡かがみで反射できるためＡ´君(鏡の中の)を見ることができるのです。 身長の(21…ことばで)の長さがあれば自分の全身 ぜんしん がうつる 図のＣＤの長さは、全身ぜんしんの長さのちょうど(21…ことばで)の長さになり ます。つまり、自分の全身ぜんしんを 鏡かがみにうつすためには、自分の身長の(21) 以上のたての長さをもつ 鏡かがみを用意すればよいわけです。 像 ぞう は左右が反対 鏡 かがみ にうつる像ぞうは、上下左右のうちの(22)が反対になります。 光とレンズ ① ② ③ レンズのつくりのしくみは図のようになっています。ふくらみ(凸でこ)があるのが(23…？レンズ)、へこみ(凹 ぼこ )が あるのを(24…？レンズ)といいます。①は 両 りょう (23)、②は平へ いとつレンズ、③はおうとつレンズです。 とつレンズの焦 点しょうてんと 焦 点しょうてん距離き ょ り レンズの光こうじくに平行に進んだ光は、レンズで屈折くっせつして 全 すべ て(25…？点)に集まるようにつくってあります。
そして、レンズの中心から(25)までの距離き ょ り(図のｆ3とｆ4)を(26 …漢字で？距離)といい、この距離き ょ りはレンズのふくらみが大きい ほど 短みじかくなります。ふくらみが大きいほど大きく屈折くっせつする ためです。 点 てん 光源 こうげん の位置ととつレンズを通る光 作図するときの基本になるのが左図です。 「焦点しょうてん距離き ょ りの(27)倍のところ」から出た光は、反対側の「焦点しょうてん距離き ょ りの(27)倍の ところ」に集まる。 「焦点しょうてん距離き ょ りの2 倍のところ」よりも焦点しょうてんに近いところ から出た光は、焦点しょうてんよりも(28…遠いか近いで)ところに 集まります。 焦点しょうてんの上に光源こうげんがあるときのレンズを通ったあとの光は(29)光線こうせんになります。 遠くまで照てらすことが必要な灯台とうだいなどに利用されています。 日光と同じ平行光線は、距離に関係なく同じ明るさになるためです。 焦点 しょうてん よりも内側に光源こうげんがあるときは、レンズを出たあとの光は図のような拡散かくさん 光線 こうせん になり、光源こうげんから離れるほど暗くなっていきます。 とつレンズによってできる像ぞう…作図するときの光の進み方の基本は下の①と②だけです。 ① とつレンズの光こうじくに平行にレンズに入った光は、すべて焦点しょうてんに 集まる。反対に焦点しょうてんを通ってレンズに入った光は、とつレンズの 光 こう じくに平行に出て行く。 ② とつレンズの中心を通った光は、屈折くっせつせずにそのまままっすぐに 進む。※レンズの中心を通った光は、実 際じっさいには右のように2 回屈折くっせつして 少しずれます。しかし、このずれはとても小さいため、作図 さ く ず のときは無視 む し してかまいません。
とつレンズと像ぞう ①作図さ く ずのときの基本は、点光源こうげんのときと同じく焦点しょうてん距離き ょ りの2 倍のところ に実物じつぶつを置いたときです。 向こう側の焦点しょうてん距離き ょ りの2倍のところに実物じつぶつと同じ大きさの(30…ア.正立せいりつ イ.倒 立とうりつで)の(31…ア.実像じつぞう イ.虚 像きょぞうで)ができます。 実物 じつぶつ を置く位置を(焦 点しょうてん距離き ょ りの 2 倍のところ)から遠ざけていくと、できる像ぞうは小さくなって焦 点しょうてんに近よって きます。 ②実物じつぶつを焦点しょうてん距離き ょ りの2 倍のところよりも遠ざけたとき、 焦点 しょうてん に近いところに実物じつぶつよりも小さい(32…ア.正立せいりつ イ.倒 立とうりつで)の(33… ア.実像じつぞう イ.虚 像きょぞうで)ができます。 実物 じつぶつ をかなり遠くに置くと、焦点しょうてんのところに小さい(34…ア.正立せいりつ イ. 倒 立 とうりつ で)の(35…ア.実像じつぞう イ.虚 像きょぞうで)がはっきりとできます。これがカメラ のしくみです。 ③実物じつぶつを焦点しょうてん距離き ょ りの2 倍のところと焦点しょうてんの 間あいだに置いたとき、 反対側の焦点しょうてん距離き ょ りの2 倍のところよりも遠いところに実物じつぶつよりも 大きい(36…ア.正立せいりつ イ.倒 立とうりつで)の(37…ア.実像じつぞう イ.虚 像きょぞうで)ができます。 ④焦点しょうてんの上に実物じつぶつを置いたときは、レンズを通ったあとのそれぞれの光が 平行になるため、像ぞうはできません。 ⑤実物じつぶつを焦点しょうてんの内側に置いたとき、実像じつぞうはできませんが、実物じつぶつと反対側 からレンズをのぞくと、実物じつぶつよりも大きな(38…ア.正立せいりつ イ.倒 立とうりつで)の (39…ア.実像じつぞう イ.虚 像きょぞうで)を見ることができます。
平行光線と面の明るさ 太陽光こうのような平行光線は、距離き ょ りに関係なくどこの面の明るさも同じです。 拡散 かくさん 光線と面の明るさ ①光源こうげんと面の明るさ 左のように、点光源こうげんからの距離き ょ りが1 倍、2 倍、3 倍になると、光の 量は一定いっていなのに対して、光が当たる面積はS1=1 倍として、S2=(40) 倍、S3=(41)倍と広がるため、その明るさはS1の明るさ=1 と すると、S2の明るさ=(42…分数で)、S3の明るさ=(43…分数で)と なります。 ②とつレンズと面の明るさ 焦 点 しょうてん のＦを光源こうげんと考えたとき、ＣとＤでの明るさを１とすると、 ＢとＥでの明るさは(44…分数で)になります。 見方み か たをかえて、ＣとＤの明るさを4としたら、ＢとＥの明るさは (45)となります。 Ｃ Ｃ Ｃ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｃ Ａ Ａ Ａ Ｂ Ｂ Ｂ 図の(ア)・(イ)・(ウ)・(エ)・(オ)の場所で、 最もっとも明るい部分と暗い部分を調べてみると、 (ア)… 最もっとも明るいところ＝(46…ＡかＢかＣで) もっと最も暗いところ＝(47…ＡかＢかＣで) (イ)… 最もっとも明るいところ＝(48…ＡかＢかＣで) もっと最も暗いところ＝(49…ＡかＢかＣで) (ウ)… 最もっとも明るいところ＝(50…ＡかＢかＣで) もっと最も暗いところ＝(51…ＡかＢかＣで) (エ)…ＡとＢは同じ明るさ(レンズを通していないときと同じになっている) (オ)… 最もっとも明るいところ＝(52…ＡかＢかＣで) もっと最も暗いところ＝(53…ＡかＢかＣで)となります。
③スクリーンに写る像ぞうの明るさ
レンズを黒い紙でおおったとき、上図のどちらの場合にも像ぞうはできます。これは、黒い紙でおおっても、 レンズにはあらゆる方向から光が入っているためです。しかし、レンズを通る光の量が減へっているため、でき る像ぞうは(54…明るくか暗くで)なってしまいます。プロのカメラマンが大きいレンズを使うのはこのためです。
