鏡の演習問題① 凹面鏡の作図問題 [反射の法則を覚えておくだけ]

レンズ・鏡
NEKO
NEKO

鏡の問題は,演習不足でほとんど解けない..

そもそもそこまでたくさん出てくるわけではないから後回しにしていたのがよくなかったな..

PHYさん
PHYさん

確かに,入試で出題される頻度は少ないですが,最低限のことは覚えておいた方がよいでしょう.

特に作図は次のことを覚えておけばほとんど解けます.

反射の法則

反射面の法線(垂直な線)から入射光線までのなす角を入射角,反射光線までのなす角を反射角という.

このとき

入射角=反射角

が成り立つ.

NEKO
NEKO

え!?

これだけでいいの??

PHYさん
PHYさん

はい.

これで,ほとんどの作図行うことができます.

代表光線の話をする前に用語の説明からいきましょう.

PHYさん
PHYさん

球面の一部からつくられた鏡を球面鏡といいます.

このとき,球の中心を球心といいます.

上図のように凹んだ球面鏡を凹面鏡といいます.

さらに,光軸と球心を結んだ直線と凹面鏡の交点を鏡心といいます.

PHYさん
PHYさん

次に代表光線です.

次の2つの光線を覚えましょう.

凹面鏡の代表光線

1. 鏡心にあたる光は,反射の法則にしたがって,反射する.

2. 球心を通る光線の入射角は90°なので,反射角も90°である.すなわち,反射光線は入射経路と同じ経路をたどる.

NEKO
NEKO

本当に反射の法則がわかっていれば作図できるんだね.

ちゃんと考えればこんなに簡単だったんだ.

PHYさん
PHYさん

それでは,演習問題を解いてみましょう.

凹面鏡の作図

次の(1),(2)の図において,光源から出てきた光が凹面鏡に反射することによってできる像を作図せよ.

(1)

(2)

<解答>

(1)

NEKO
NEKO

代表光線として,鏡心で反射される光線(青い光線)と,球心を通って反射される光線(緑の光線)を作図してみよう!

NEKO
NEKO

すると,反射光線は上図の赤色の部分で交わるんだね.

この代表光線以外でもすべての光線がこの赤色の点に向かうように反射するよ.

したがって,上図のような実像ができるんだね.

(2) 

NEKO
NEKO

同じく,代表光線として,鏡心で反射される光線(青い光線)と,球心を通って反射される光線(緑の光線)を作図してみよう!

NEKO
NEKO

すると反射光線は交わらないんだね.

このときは,レンズと同じように,反対側の交点を考えてみるんだよ.

上図の赤い点が交点となって,すべての光はこの赤い点から飛び出るように反射されるんだ.

このような像を虚像というんだったね.

NEKO
NEKO

今回は以上でおしまいです!

コメント

  1. […] […]