科学と人間生活 物はなぜ見えるのか？

科学と人間生活
テレビ学習メモ
監修：平 野 弘 之
物理編 #1
第 11 回
物はなぜ見えるのか？
今回学ぶこと
物が見えるのは、その物から来た「光」が目に入ったからである。光は、
物から出て、どのような進み方をして目に届いたのだろうか。今回は、光の
進み方を学習することにより、なぜ物がその形に見えるのかを学習する。ま
た、生活の中での光の利用例として、光ファイバーのしくみを学ぶ。
学習前チェック
暗室の電灯を消したとき、暗室の中に置かれている物が見えなくなる理由
と、鏡の前に立ったとき、鏡に自分が映る理由を考えてみよう。また、レン
ズがどのようなところで使われているかを考えてみよう。
入射光のなす角を入射角、垂線と反射光のなす角を
▼
： 光の進み方
反射角という。入射角と反射角は、常に等しい。
光が空気中から水中に進むとき、光の一部は水面
「見えている物」は 2 種類に分けられる。一つは、
太陽や電灯のように自ら光を発する「光源」と呼ば
で反射し、残りは屈折して水中を進む。水面に引い
れる物体で、もう一つは、光源から出た光を反射し
た垂線と水面に進む入射光のなす角を入射角、垂線
ている物体だ。どちらの場合も、物体から来た光が
と屈折光のなす角を屈折角という。また、このとき、
目に入ったから「見える」のだ。光源のない暗闇で
光が空気中を進む速さと水中を進む速さの比を、
（空
何も見えないのは、このためだ。
気に対する水の）屈折率という。ある入射角で進ん
鏡に物体が映るのは、物体からの光が鏡で反射し
だ光の屈折角は、屈折率で決まる。
て目に入るからだ。鏡の面に引いた垂線と鏡に進む
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水に入れた棒を上から見たとき曲がって見えるの
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物はなぜ見えるのか？
は屈折の効果だ。また、食用油に入れたビーカーが
この「形」のことを像という。物体から出た光は、
見えなくなったのは、食用油とビーカーの屈折率が
凸レンズを通ると屈折する。物体上のある一点から
ほぼ同じだからだ。油からビーカーに入射した光は、
出て凸レンズを通る光の道すじは無数にあるが、こ
油とビーカーの境界面で反射しない（もちろん、屈
れらの無数の道すじの光が一点に集まるときに像が
折もしない）
。そのため、ビーカーから目に来る光
できる。スクリーン上で、物体がぼやけて見えると
がないので、見えなくなるのだ。
きは、これらの光がスクリーン上の一点に集まって
いないときだ。いわゆる「ピンボケ」である。
： 光とレンズ
： 全反射
虫メガネなど、物を拡大して見るときに使われる
レンズが凸レンズだ。凸レンズは、中心部分が厚く
光が水中から空気中に進む場合、常に入射角より
なっていて、光を集めることができる。一方、近眼
屈折角の方が大きい。入射角を大きくしていくと、
用のメガネに使われているレンズが凹レンズだ。凹
入射角が 90°に達する前に屈折角が 90°を超えてし
レンズは、凸レンズとは逆に周辺部分が厚くなって
まう。このとき、光は空気中へは進まず、水面です
いて、光を広げる性質がある。
べて反射されてしまう。これを全反射という。ある
物体の前に凸レンズを置き、適当な位置にスク
種の光ファイバーは、全反射を利用している。
リーンを置くと、物体の「形」が見えることがある。
▼
今回のまとめ
光が屈折率の異なる二つの物質の境界面に進むとき、一部は反射し、一部は屈折す
る。
物体を凸レンズの前方に置き、レンズの後方にスクリーンを置くと、物体の「形」
が見えることがある。この「形」を物体の「像」という。
光が水中から空気中に進むとき、入射角が大きくなると、光は全反射する。
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