中学理科演習問題「床の上の鏡に映る像の実験」

中学理科演習問題「床の上の鏡に映る像の実験」です。

【問題】床の上の鏡に映る像の実験

【問】床の上に鏡をおいて、鏡に映る像がどのように見えるのか実験をした。下の図のように、鏡の前20cmの位置に光源Aを置き、さらにそこから40cm離れた位置Yに観測者が立ち、Xの位置から鏡を見た。これについて、次の各問いに答えよ。

（1）鏡の中の光源の像のように、実際に光が出ているわけではなく、そこにあるかのように見える像を何というか。

（2）図のXの位置から鏡を見たとき、光源AはYの位置から何cm離れたところに立っているように見えるか。

（3）上の図で、光源Aから出た光が目に届くまでの道筋を作図せよ。

（4）光源の点Aは、鏡のどの位置に映って見えるか。点Aが映って見える床からの高さを答えよ。ただし、図の1目盛りは10cmであるものとする。

（5）光源を鏡から20cmの位置から離し、鏡から40cmの位置に置いたとき、光源の点Aが鏡に映って見える床からの高さは、（4）のときと比べてどうなるか。次のア～ウの中から選び、記号で答えよ。
ア　高くなる　　イ　低くなる　　エ　変わらない

（6）実験のあと光源Aを取り除き、観測者が全身を鏡に映るかどうか調べた。全身を鏡に映すためには、最低でも鏡の縦の幅は何cmにする必要があるか。ただし、観測者の身長は170cmである。

（1）虚像

実際に光が集まってできる像を実像といい、スクリーンなどに映すことができますが、実際に光が集まっておらず、そこから光が出ているように見える像を虚像といいます。虚像はスクリーンなどに映すことはできません。

（2）80cm

鏡の中の虚像は、鏡の線に対して対称な位置にあるように見えます。したがって、鏡からAまで20cmなので、鏡の中の20cmの位置に像があるように見えます。Yの位置からの距離が問われているので、60cm＋20cm＝80cm　が答えとなります。

（3）入射角と反射角が等しくなるように、直線の傾きが同じになるように作図します。

（4）40cm

（3）の作図を参考にすると、光源Aから出た光は、床から40cmの高さの鏡の部分で反射して目に届きます。したがって、Xの位置からは40cmの高さに光源が映って見えます。

（5）ア

下図のように、光源を鏡から遠ざけると、光が反射する位置は、最初と比べて上に上がります。

（6）85cm

鏡に全身を映すためには、鏡は身長の半分の縦幅が必要になります。身長170cmの半分は85cmなので、鏡の縦幅も85cm必要になります。