【中1理科】光の反射と屈折の要点まとめ｜反射の法則・全反射・凸レンズの見え方

中1理科「光の反射と屈折」を、図と例題で1つずつ確かめるページです。光の問題は、「角は、境界面や鏡に垂直な線から測る」と「空気側の角のほうが大きい」の2つが分かれば解けます。どの見出しも「答え → 図 → 理由 → 解き方」の順に書いています。紙に書いて練習したい人は、下の無料プリントを使ってください（プリントは「光と音」の単元全体で、この記事は光の部分です）。

物が見えるのはなぜ？ 光源・光の直進・光の3つの性質

📄 プリント1・2ページ

光源：太陽・電灯・ろうそくのほのおのように、自分で光を出す物を光源といいます。月や人、本は、光を反射して見えているだけで、光源ではありません。例：本が見えるのは、電灯の光が本に当たって反射し、その光が目に入るからです。

光の直進：光は、同じ物質の中ではまっすぐ進みます。かげができるのも、光がまっすぐ進み、物でさえぎられるからです。雲のすき間から差す光の筋も、まっすぐです。

覚え方：「光の3つの性質は、直進・反射・屈折」。

基本次のうち、光源をすべて選びなさい。ア 点灯している懐中電灯　イ 鏡　ウ ろうそくのほのお　エ 月

光源は、自分で光を出す物です。鏡と月は、光を反射しているだけです。

答え：ア・ウ

標準教室で、机の上の消しゴムが見えます。光は、どんな道すじで目に入っていますか。

消しゴムは光源ではないので、光を出していません。「光が当たって反射した光が目に入る」ことを書きます。

答え：電灯の光が消しゴムに当たって反射し、その光が目に入る。

光は鏡でどのようにはね返る？ 反射の法則と乱反射

📄 プリント3ページ

言葉：鏡に当たる前の光を入射光、はね返った光を反射光といいます。入射光と垂直な線がつくる角が入射角、反射光と垂直な線がつくる角が反射角です。

理由：反射の法則は、垂直な線から測った角で成り立つからです。入射角も反射角も同じ線から測るので、大きさをくらべられます。

乱反射：紙や布の表面には、細かい凸凹があります。凸凹の1つ1つでは反射の法則が成り立っていますが、面全体では光がいろいろな向きに反射します。これを乱反射といいます。乱反射のおかげで、紙や布はどの向きからでも見えます。

覚え方：「角は、鏡に垂直な線から測る」。

基本鏡の面に垂直な線と入射光の間の角が35°のとき、反射角は何度ですか。

入射角は、垂直な線と入射光の間の角なので35°です。反射の法則より、反射角も同じ大きさです。

答え：35°

標準鏡の面と入射光の間の角が62°のとき、入射角と、入射光と反射光の間の角を求めなさい。

垂直な線と鏡の面は90°なので、入射角：90−62＝28（°）

反射角も28°なので、入射光と反射光の間の角：28＋28＝56（°）

答え：入射角 28°、入射光と反射光の間の角 56°

鏡にうつる像はどこに見える？ 光の道すじの作図

📄 プリント4ページ

理由：目は、目に入った光をまっすぐ逆にのばした先に物があるように感じます。だから、鏡の奥に像が見えます。鏡の奥は、光が実際に通る所ではありません。

光の道すじの作図：

1. 鏡をはさんで、物体と線対称の位置に像をかく。
2. 像と目を直線で結ぶ。鏡の中の部分は破線にする（鏡の中は、光が実際には通らないから）。
3. その直線と鏡が交わる点が、光が反射する点。物体からその点へ、その点から目へ、実線で道すじをかく。

かいた道すじは、反射する点で、入射角＝反射角になっています。また、反射の法則は入射光と反射光を入れかえても成り立つので、光は同じ道すじを逆向きにも進めます。

基本鏡から2.5m離れて立つと、鏡にうつった自分の像は、自分から何m離れた所に見えますか。

像は、鏡の向こう2.5mの所に見えます。自分と像の間は、鏡までの距離の2倍です。

2.5×2＝5（m）

答え：5m

標準鏡から3mの所に立っていた人が、鏡に向かって1mだけ近づきました。自分と像の間の距離は、何m短くなりますか。

はじめ：3×2＝6（m）

近づいた後は鏡まで2mなので：2×2＝4（m）

答え：2m短くなる（6m → 4m）

光が空気から水に入ると、どう曲がる？ 屈折

📄 プリント5ページ

茶わんの底にコインを置いて、横から見ます。水が無いと、光がふちにさえぎられて見えませんが、水を入れると見えてきます。水に入れた鉛筆が、水面の所で折れ曲がって見えるのも、屈折のためです。わけは次の見出しで考えます。

• 境界面に垂直な線と、屈折した光がつくる角を屈折角といいます。
• 空気 → 水・ガラスでは、入射角＞屈折角（図では a＞b）です。
• 境界面に垂直に入った光は、曲がらずにまっすぐ進みます。
• 光の一部は、境界面で反射します。

屈折した光の向きの決め方：①境界面に垂直な線を引く（屈折の角も、この線から測るから）。②垂直な線をはさんで、入射光と反対側へ屈折した光をかく。空気から水・ガラスなら垂直な線に近づくように曲げる。

基本空気から水へ、垂直な線に対して入射角40°で光が入りました。屈折角は、40°より大きいですか、小さいですか。

空気から水に進むときは、入射角＞屈折角です。

答え：小さい（垂直な線に近づくように曲がる）

標準空気から水に進む光が、境界面に垂直に入りました。光は、どう進みますか。

垂直に入った光は、曲がりません。

答え：曲がらずに、まっすぐ進む

水から空気に出ると？ 水の中の物が浅く見えるのはなぜ？

📄 プリント6ページ

理由：光は同じ道すじを逆向きにも進めるので、水から空気へ進む光は、空気から水へ進む光を逆にたどった形です。ここでも、光の一部は境界面で反射します。

浮き上がって見えるわけ：物から出た光が、水面で屈折して目に入ります。目は、入った光をまっすぐ逆にのばした先に物があると感じます（鏡の像と同じです）。だから、物は実際より浅い所にあるように見えます。前の見出しのコインは、水を入れると、水面で屈折した光が目に届くようになるので見えます。

覚え方：「空気側の角のほうが大きい」。

基本水から空気へ光が進み、屈折角が50°でした。入射角は、50°より大きいですか、小さいですか。

水から空気へ進むときは、空気側の屈折角のほうが大きくなります。

答え：小さい（入射角＜50°）

標準プールの底を真上から見ると、実際より浅く見えます。それはなぜですか。

「水面で屈折する」と「光を逆にのばした先に見える」の2つを入れて書きます。

答え：底から出た光が水面で屈折して目に入り、目は、その光をまっすぐ逆にのばした先に底があるように感じるから。

光が水から出ていかないのは、どんなとき？ 全反射と白色光

📄 プリント7ページ

光ファイバー：全反射を利用した道具です。ガラスの細い線の中で光を全反射させて、通信に使う光を遠くまで届けます。

白色光とプリズム：太陽や電灯の光（白く見える光）には、いろいろな色の光がまざっています。この光を白色光といいます。

白色光を三角形のガラスのプリズムに通すと、色ごとに分かれます。色によって屈折のしかたが少しずつちがうからです。雨上がりの空に見えるにじも、同じしくみです。

標準水中から空気へ向かう光があります。入射角が30°のときと、60°のときで、光はそれぞれどうなりますか。（水の場合、約49°より大きいと全反射が起こります）

30°は49°より小さいので、全反射は起こりません。60°は49°より大きいので、全反射が起こります。

答え：30°のとき＝屈折して空気中へ出る（一部は反射）、60°のとき＝全反射（すべて反射）

理由光ファイバーの中を進む光が、細い線の外に出ていかず、遠くまで届くのはなぜですか。

使われているしくみの名前を入れて書きます。

答え：ガラスの細い線の中で、光が全反射をくり返しながら進むから。

凸レンズを通った光は、どう進む？ 3本の光の作図

📄 プリント8ページ

小学3年で日光を集めた虫めがねのレンズも、凸レンズです。凸レンズには、光を集める、近くの物を大きく見せる、スクリーンに像をうつす、の3つのはたらきがあります。

言葉：光軸はレンズの中心を通り、レンズの面に垂直な直線です。光軸に平行な光が集まる点が焦点、レンズの中心から焦点までの距離が焦点距離です。焦点はレンズの両側に1つずつあり、焦点距離は両側とも同じです。

• 光軸に平行な光 → 屈折して、反対側の焦点を通る（焦点は、平行な光が集まる点と決めたから）。
• レンズの中心を通る光 → そのまま直進する（まん中は、光がほとんど曲がらない所だから）。
• 焦点を通ってレンズに入った光 → 屈折して、光軸に平行に進む（①を逆向きにたどった形だから）。

覚え方：「平行は焦点へ、中心はまっすぐ、焦点からは平行に」。

基本焦点距離が8cmの凸レンズがあります。レンズの左側の焦点は、レンズの中心から左に8cmの所です。右側の焦点は、どこにありますか。

焦点は両側に1つずつあり、焦点距離は両側とも同じです。

答え：レンズの中心から右に8cmの所

標準次の光は、凸レンズで屈折した後、どう進みますか。ア 光軸に平行な光　イ 左側の焦点を通ってレンズに入った光　ウ レンズの中心を通る光

3本の光の進み方を、1本ずつ当てはめます。

答え：ア＝右側の焦点を通る、イ＝光軸に平行に進む、ウ＝そのまま直進する

スクリーンにうつる像（実像）は、どこに、どんな向きでできる？

📄 プリント9ページ

実験のしかた：光学台の上に、光源・物体・凸レンズ・スクリーンを一直線に並べます。物体を焦点の外側に置き、スクリーンを前後に動かすと、はっきりした像がうつる位置が見つかります。

作図：物体の先から、光軸に平行な光（→ 反対側の焦点を通る）と、レンズの中心を通る光（→ そのまま直進）を引きます。2本が交わった点が像の先です（物体の1点から出た光は、レンズを通って1点に集まるから）。

物体を焦点の外側でレンズに近づけるほど、実像はレンズから遠くにでき、大きくなります。

覚え方：「焦点距離の2倍で、同じ大きさ」。

標準焦点距離5cmの凸レンズの前、レンズから14cmの位置に物体を置きました。実像はどこにでき、物体と比べて大きさと向きはどうなりますか。

焦点距離の2倍は 5×2＝10（cm）。14cmは10cmより遠いので、表の1行目です。

答え：反対側の、5cmと10cmの間にできる。物体より小さく、逆向き

発展焦点距離5cmの凸レンズの前、レンズから7cmの位置に物体を置きました。実像の位置と大きさを答えなさい。また、物体をレンズから10cmの位置に動かすと、像の大きさは物体と比べてどうなりますか。

7cmは、焦点（5cm）と焦点距離の2倍（10cm）の間なので、表の3行目です。

10cmは、焦点距離の2倍（5×2＝10cm）ちょうどなので、表の2行目です。

答え：7cmのとき＝反対側の10cmより遠くにでき、物体より大きい。10cmのとき＝物体と同じ大きさ（反対側の10cmの位置にできる）

標準ある凸レンズから16cmの位置に物体を置くと、反対側の16cmの位置に、物体と同じ大きさの実像ができました。このレンズの焦点距離は何cmですか。

同じ大きさの実像ができるのは、物体が焦点距離の2倍の位置にあるときです。

焦点距離の2倍が16cmなので、焦点距離は 16÷2＝8（cm）

答え：8cm

焦点の内側に物体を置くと？ 虚像とレンズの一部をかくしたとき

📄 プリント10ページ

物体を焦点の上に置くと、光は平行になって集まらず、像はできません。内側に置くと、光を逆にのばした先に、物体より大きい像が見えます。

鏡の像は反射、光ファイバーは全反射の利用で、どちらも凸レンズの像ではありません。

← 横にずらすと続きが見えます →

レンズの一部をかくすと：上半分をかくしても、下半分を通った光が像の同じ点に集まるので、像は欠けず暗くなるだけです。

覚え方：「焦点の外なら実像（逆向き）、内なら虚像（同じ向き）」。

基本焦点距離10cmの凸レンズの、レンズから4cmの位置に物体を置きました。のぞいて見える像は、実像と虚像のどちらですか。また、像の向きと大きさはどうですか。

4cmは焦点距離（10cm）より内側です。

答え：虚像。物体と同じ向きで、物体より大きい

標準焦点距離10cmの凸レンズで、物体をレンズから10cmの位置に置くと、像はできますか。また、物体を4cmの位置に置いたとき、その像をスクリーンにうつせますか。

10cmは焦点の上なので、光は平行になって集まらず、像はできません。4cmは焦点の内側なので、虚像になります。

答え：10cmのとき＝像はできない、4cmのとき＝虚像なので、スクリーンにはうつせない

まとめ

物が見えるのは光が目に入るときで、光の性質は直進・反射・屈折の3つです。反射の法則は「入射角＝反射角」で、角は鏡に垂直な線から測ります。鏡の像は線対称の位置に見えます。屈折では、空気側の角のほうが大きく、水・ガラスから空気へ進む光は、入射角が大きいと全反射します。凸レンズは、「平行は焦点へ、中心はまっすぐ、焦点からは平行に」の3本の光で作図し、焦点の外側なら上下左右が逆の実像、内側なら同じ向きで大きい虚像ができます。プリントの確認問題で、作図と計算を手を動かして練習してみてください。

同じプリントの残りのページ（音の伝わり方・音の速さ・音の大きさと高さ。説明 11〜14ページ・確認問題 18ページ）は、【中1理科】音の性質の要点まとめ｜振幅・振動数と音の伝わる速さで解説しています。