中1理科・光の反射と屈折｜入射角と反射角の作図パターン

よっしゃー！今日は「光の反射と屈折」の回だ！結論から言うぞ。光の反射と屈折は、反射の法則ひとつと屈折のルールひとつを覚えれば、作図問題はワンパターンで解ける。おれは中学生の答案を何百枚も見てきたけど、ミスの原因はだいたい同じところに集まってるんだ。今日はそこを一気につぶしていくぞ！

光の反射と屈折とは？まず3行で結論

光の反射と屈折とは、光が鏡や水面などの境界にぶつかったときに、進む向きが変わる現象のことだ。反射では「入射角＝反射角」という関係が常に成り立つ。屈折では、光が空気と水（またはガラス）の境界を通るときに、進む向きが折れ曲がる。どちらも角度をはかる基準は境界面ではなく、境界面に垂直な「法線」。光の反射と屈折、基準はいつも法線。ここを最初に押さえれば、この単元の作図問題は怖くない。

自分はいつも生徒に「まず法線」と言ってる。法線さえ引ければ、あとは角度を写すだけの単純作業になるからな。ここまでの結論をひとことでまとめると、境界面ではなく法線を軸にして角度を見る、これに尽きる。逆にここでつまずくと、反射も屈折もあとの計算まで全部ズレていくから、最初の数分をていねいに使う価値は大きい。

光の反射と屈折で点を取る3つのコツ

点を取るコツは3つある。

1つ目、法線を先に引くこと。境界面に垂直な線を点線で引いてから、入射光と反射光の角度を書き込む。作図の第一歩、それは法線。この順番を守るだけでミスが激減する。

2つ目、入射角と反射角はいつも等しいこと。反射の法則に例外はない。この単元でいちばん出題されるのがこの関係だ。

3つ目、屈折では境界面に近づくか遠ざかるかを区別すること。空気中から水中に光が進むときは、光は法線に近づく向きに曲がる。逆に水中から空気中に進むときは、法線から遠ざかる向きに曲がる。

ここまでで少し長くなったから、いったんおれから一言。この3つのコツ、丸暗記じゃなくて図を自分の手で3回書いてみてくれ。手が覚えるくらいまでやったほうが、テスト本番で迷わないぞ。曖昧な理解のまま進むより、今ここで固めておくほうが結局は近道だ。

つまずく定番パターンと抜け方

光の反射と屈折でつまずく定番の間違いパターンを3つ紹介する。

パターン1は、法線と境界面の混同。角度は境界面からではなく、法線から測るのが正解。ここを逆にすると、入射角と反射角の数字がまるごと変わってしまう。

パターン2は、反射角を適当に書いてしまうケース。入射角が30度なら反射角も30度になる。数字をそろえる意識を持つだけで正答率が上がる。

パターン3は、屈折の曲がる向きを覚え間違えること。密な物質（水やガラス）に入るときは法線に近づき、疎な物質（空気）に出るときは法線から遠ざかる。この対応をセットで覚えておこう。

抜け方はシンプルだ。作図の前に「法線・入射角・反射角」の3つを声に出して確認するクセをつける。それだけで多くのミスは防げる。自分はこのクセがついた生徒から成績が伸びていくのを何度も見てきた。

実際の出題パターンで確認（例題）

例題1：鏡に光が入射角35度で当たった。反射角は何度か。 → 反射の法則より、反射角も35度。

例題2：光が空気中から水中へ進むとき、光の進み方の説明として正しいものを選べ。 ア　法線から遠ざかるように曲がる イ　法線に近づくように曲がる ウ　曲がらずに直進する → 正解はイ。密な水中に入るので、光は法線に近づく。

例題3：全反射に関する応用問題も出ることがある。全反射は中3で詳しく学ぶ発展内容だが、光が境界をこえられなくなる現象、という理解だけ中1のうちに持っておくと後がラクになる。おれとしては、まずは反射と屈折の基本を固めるほうが先だと思ってる。応用は土台があってこそ生きるからな。

よくある質問（FAQ）

Q. 反射角はどこから測るの？ A. 境界面ではなく、境界面に垂直な法線から測る。ここを間違えると角度が全部ずれてしまう。

Q. 屈折はなぜ起こるの？ A. 光が通る物質によって、光の進む速さが変わるからだ。速さが変わる境界で、進む向きが折れ曲がる。

Q. 入射角と反射角が違う値になることはある？ A. ない。反射の法則により、入射角＝反射角が常に成り立つ。これが光の反射と屈折の土台になる関係だ。

まとめ：今日からやることはこの3つ

今日からやることは、この3つ。

1つ目、作図の前に法線を点線で引く習慣をつける。 2つ目、今日の合言葉は、入射角＝反射角。声に出して確認する。 3つ目、過去問や問題集でこの単元の作図問題を3問、実際に手を動かして解く。

この3つを1週間続けるだけで、作図問題への苦手意識はかなり薄くなるはずだ。おれも現場で何度も見てきた変化だから、自信を持って言える。

関連単元として、凸レンズの実像と虚像の作図（中1理科・凸レンズの作図｜実像と虚像が10分で分かる）や、実像と虚像の違い（実像と虚像の違いとは？凸レンズの作図でわかる見分け方）もあわせて復習しておくと、光の単元全体が一気につながる。オンライン学習塾のサポートが気になる人は、中学生のオンライン学習塾の選び方も参考にしてほしい。

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よっしゃー！！今日も熱くいくぞ！！！