中1 理科 ／ 物理 ／ s1-01
光の反射・屈折・凸レンズ
この単元でできるようになること
- 光の直進・反射の法則（入射角 = 反射角）を使い、鏡にうつる像の位置を作図できる
- 屈折の向き（空気 → 水・ガラスで入射角 > 屈折角、逆は入射角 < 屈折角）と全反射を説明できる
- 凸レンズの 3 本の作図線で実像・虚像を描き、物体の位置（焦点距離の 2 倍・焦点の内外）で像の大きさ・向きを判断できる
- 像の位置と物体の位置の関係（物体を近づけると像は遠く・大きく）を答えられる
入試での位置づけ
凸レンズの作図と表（物体の位置と像の大きさ・向き・位置）が最頻出。「スクリーンに像ができる＝実像、レンズをのぞくと見える＝虚像」、「レンズの上半分をおおうと像は暗くなるが形は全部うつる」が記述で問われます。鏡の作図（2 枚の鏡・全身をうつす鏡の長さ = 身長の半分）も出ます。
1. 光の直進と反射
まずここだけ
- 光源：自ら光を出すもの（太陽・電灯）。ほかの物体は光を反射して見える。
- 光は直進する（光の直進）。
- 反射の法則：入射角 = 反射角。角度は**面に垂直な線（法線）**と光の間ではかる（面との角ではない）。
- 乱反射：でこぼこした面で光がいろいろな向きに反射 → どこからでも見える。
鏡の像：鏡の面に対して物体と対称な位置にできる（鏡のうしろ、同じ距離）。目に入る光は「像 → 目」の直線が鏡と交わる点で反射する。
全身をうつす鏡の長さ = 身長の半分（距離によらない）。
2 枚の鏡（直角）：像は 3 つできる（それぞれの鏡の像 + 2 回反射の像）。
2. 屈折
まずここだけ
光がちがう物質に斜めに入ると境界で折れ曲がる（屈折）。垂直に入ると曲がらない。
| 進む向き | 角度の関係 | 覚え方 |
|---|---|---|
| 空気 → 水・ガラス | 入射角 > 屈折角（法線に近づく） | 密なほうへ入ると立つ |
| 水・ガラス → 空気 | 入射角 < 屈折角（法線から離れる） | 空気へ出ると寝る |
全反射：水・ガラス → 空気で入射角を大きくすると、屈折角が 90° をこえて光がすべて反射する。光ファイバー・内視鏡。
見え方：水中の物体は浮き上がって（浅く）見える。コインが見える・ストローが折れて見える。 ガラス板を通した光：平行なガラス板では、入るときと出るときで平行にずれて出てくる。
3. 凸レンズ
まずここだけ
- 焦点：レンズの軸に平行な光が集まる点。レンズの両側に 1 つずつ。
- 焦点距離：レンズの中心から焦点までの距離。レンズがふくらんでいるほど短い。
作図の 3 本（どれか 2 本で像の位置が決まる）：
- 軸に平行な光 → 屈折して焦点を通る
- レンズの中心を通る光 → 直進
- 焦点を通ってきた光 → 屈折して軸に平行に進む
ここまでできれば十分：物体の位置と像
焦点距離を f とする。
| 物体の位置 | 像 | 大きさ | 向き | 像の位置 |
|---|---|---|---|---|
| 2f より遠い | 実像 | 小さい | 上下左右が逆 | f と 2f の間 |
| 2f ちょうど | 実像 | 同じ | 逆 | 2f |
| f と 2f の間 | 実像 | 大きい | 逆 | 2f より遠い |
| f ちょうど | 像はできない（光が平行になる） | ── | ── | ── |
| f より近い | 虚像 | 大きい | 同じ向き | レンズをのぞくと物体と同じ側に見える |
- 実像：実際に光が集まる → スクリーンにうつる。カメラ・目の網膜。
- 虚像：光が集まらず、レンズをのぞくと見える → スクリーンにはうつらない。虫めがねで見る像。
動かしたとき：物体をレンズに近づける（2f より遠いところから）→ 像は遠ざかり、大きくなる。物体を遠ざける → 像はレンズに近づき（f に近づく）小さくなる。
レンズの一部をおおうと：像は暗くなるが、形は全部うつる（欠けない）。
利用：カメラ（実像を記録）、目（水晶体＝凸レンズ、網膜に実像）、虫めがね（虚像）、ルーペ、顕微鏡。
4. 計算の型
ここまでできれば十分
焦点距離 10 cm のレンズで、物体を 20 cm（= 2f）の位置に置く → 像は反対側 20 cm・同じ大きさ・逆向き 同じレンズで物体を 15 cm に置く（f と 2f の間）→ 像は 2f より遠く、大きい実像 物体とスクリーンの距離が最短になるのは物体が 2f のとき（4f = 40 cm）
入射角・反射角：鏡の面と光が 30° のとき、入射角 = 90° − 30° = 60°。
5. よくある間違い
- 入射角を「面と光の角」ではかる（法線との角）
- 屈折の向きを逆にする（密なほうへ入ると法線に近づく）
- 焦点の位置に物体を置いたとき「像が最大」と答える（できない）
- レンズの上半分をおおうと「像の下半分が消える」（暗くなるだけで全部うつる）
- 虚像がスクリーンにうつるとする（うつらない）
6. 自己チェック
- 入射角 = 反射角（法線との角）。鏡の像は面対称。全身鏡は身長の半分
- 空気→水：入射角 > 屈折角。水→空気：逆。大きいと全反射
- 作図 3 本：平行→焦点、中心→直進、焦点→平行
- 2f より遠い=小、2f=同じ、f〜2f=大（実像・逆向き）、f=なし、f より近い=虚像（大・同向き）
- 一部おおう→暗いだけ
7. 小テストへ
→ 小テスト（s1-01）
関連する単元
- 前提：（中学理科の入口）
- 次に進む：s1-02 音
- ここで使う考え方が出てくる：s2-08 目のつくり（水晶体＝凸レンズ・網膜）、s3-07 天体（望遠鏡）
参考資料
- 文部科学省『中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編』── 第 1 分野「(1) 身近な物理現象 ア(ア) 光と音（光の反射・屈折、凸レンズの働き）」
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/koko/science/s1-01/ ／ 更新 2026-09-12