【社会 中学1年 #3】世界の諸地域（アジア州） 練習問題（ステップ1a）
栞先生 しおりアカデミー
【理科 中学1年 #7】光の性質（反射・屈折） 練習問題（ステップ1b）
栞先生
理科 中学1年 ステップ1b｜全5問
紙やノートに解いてみよう。手が止まったら、ヒントを上から順に開こう。
📺 解けなかったら、この単元の授業動画で復習しよう。
宿題1次の光は境界面でどう進みますか。「垂直な線に近づく」「垂直な線から離れる」「曲がらずに直進する」から選びなさい。
(1) 空気中からガラスに斜めに入る光
(2) ガラスから空気中へ斜めに出る光
(3) 空気中からガラスの面に垂直に入る光
(4) 水中から空気中へ、水面に垂直に出る光
(1) 空気中からガラスに斜めに入る光
(2) ガラスから空気中へ斜めに出る光
(3) 空気中からガラスの面に垂直に入る光
(4) 水中から空気中へ、水面に垂直に出る光
「垂直な線」は、授業で点線でかいた、境界面に垂直な線のことです。
(1)（ 垂直な線に近づく ・ 垂直な線から離れる ・ 曲がらずに直進する ）
(2)（ 垂直な線に近づく ・ 垂直な線から離れる ・ 曲がらずに直進する ）
(3)（ 垂直な線に近づく ・ 垂直な線から離れる ・ 曲がらずに直進する ）
(4)（ 垂直な線に近づく ・ 垂直な線から離れる ・ 曲がらずに直進する ）
ヒント1
- 1. 使うのは、授業の板書「決まり：空気側の角が大きい」です。どちらの向きに進む光でも、大きいのは空気側にある角です。
ヒント2
- 2. 角は、境界面からではなく、垂直な線（点線）から測ります。授業の板書「角はどこから測る？」を見直しましょう。
ヒント3
- 3. 光が境目に入ってくる側の角が入射角です。境目を通りぬけたあとの側の角が屈折角です。
ヒント4
- 4. (1) 空気中からガラスに入る光です。入る前の光は空気側にあるので、空気側の角は入射角です。入射角が大きく、屈折角が小さくなります。屈折角が小さいとき、光は垂直な線のほうへ寄るか、垂直な線から遠ざかるかを考えます。「問1」(2)の空気から水へ入る光と同じ考え方です。ガラスでも、水と同じ決まりが使えます。授業の板書「実験2 直方体のガラスに光を通す」の「結果」を見直しましょう。
ヒント5
- 5. (2) ガラスから空気中へ出る光です。今度は、出たあとの光が空気側にあります。空気側の角は屈折角です。屈折角が大きいとき、光は垂直な線からどうなるかを考えます。「問1」(3)の水から空気へ出る光と同じ考え方です。
ヒント6
- 6. (3) 面に垂直に入る光は、垂直な線とぴったり重なっています。だから、光と垂直な線のあいだの角（入射角）は 0° です。授業の板書「決まり：空気側の角が大きい」の最後の行「境目の面に垂直に入る光は曲がらない」と、そのとき出た図（水面に垂直に入って、曲がらずにまっすぐ進む光）を思い出しましょう。
ヒント7
- 7. (4) 授業では、面に垂直に入る光しか見ていません。水中から空気中へ出る光でも、考え方は同じです。水面に垂直に進む光は、垂直な線と重なるので、入射角は 0° です。入射角が 0° なら、光は斜めに当たっていません。斜めに当たらない光は、入るときも出るときも、向きを変えずに進みます。
答えと解き方
(1) 垂直な線に近づく (2) 垂直な線から離れる (3) 曲がらずに直進する (4) 曲がらずに直進する
解き方
ガラスでも水と同じで、空気側の角が大きくなります。面に垂直に入る光は入射角が 0° なので、曲がりません。
宿題2厚い直方体のガラスの上の面に、左上から光を斜めに当てました。光はガラスの下の面から出ていきます。下の面から出たあとの光として正しいものを選びなさい。
ア 入る前の光をそのまままっすぐのばした線と重なる
イ 入る前の光と平行で、横にずれた線
ウ 入る前の光より、さらに垂直な線に近い向きの線
エ 下の面に垂直な線
ア 入る前の光をそのまままっすぐのばした線と重なる
イ 入る前の光と平行で、横にずれた線
ウ 入る前の光より、さらに垂直な線に近い向きの線
エ 下の面に垂直な線
図に光の道すじをかきこんで考えてもよい
答え：＿＿＿
ヒント1
- 1. この問いは、授業の板書「実験2 直方体のガラスに光を通す」の場面と同じです。そのときのガラスの図と、「結果」の板書を見直しましょう。ただし、動画の予想のア〜ウと、この宿題のア〜エは、同じ記号でも中身が違います。たとえば、動画のアは「ガラスの中と同じ向きのまま進む」で、宿題のアは「入る前の光をそのまままっすぐのばした線と重なる」です。だから、この問いは記号で選ぶのではなく、文の中身で選びます。宿題の答えの記号が、動画の答えと同じになるか違う記号になるかは、気にしなくてかまいません。「結果」に書いてある中身（出た光は、入る前の光と平行で、横にずれる）を、宿題のア〜エの文と1つずつ比べて選びましょう。
ヒント2
- 2. 光は2回曲がります。1回めは上の面で、空気からガラスに入るときです。2回めは下の面で、ガラスから空気へ出るときです。1回ずつ分けて考えます。
ヒント3
- 3. 1回め（上の面）。光が当たる点に、上の面に垂直な点線をかきます。空気側にあるのは入る前の光なので、空気側の角は入射角です。「空気側の角が大きい」から、屈折角は小さくなります。だから、ガラスの中の光は点線に近づくように曲がり、右下へ進みます。
ヒント4
- 4. ガラスの中の光は、下の面にぶつかるまで、まっすぐ進みます。
ヒント5
- 5. 2回め（下の面）。光が下の面に当たる点にも、下の面に垂直な点線をかきます。今度は、出たあとの光が空気側にあります。空気側の角は屈折角なので、屈折角が大きくなります。だから、光は点線から離れるように曲がります。
ヒント6
- 6. 上の面と下の面は平行です。1回めに点線に近づいた分と同じだけ、2回めに点線から離れます。すると、出たあとの光の向きは、入る前の光の向きと比べてどうなるでしょうか。
ヒント7
- 7. 向きのほかに、位置も考えます。入る前の光を、ガラスの中までそのまま定規でまっすぐのばしてみましょう。実験2の結果の図にかいてあった灰色の破線と同じ線です（先生が「灰色の破線は、入る前の光をそのままのばした線です」と言った線です）。ガラスの中の光はこの線より点線に寄って進んだので、2本の線は下の面で同じ所に来ているか、ずれているかを見ます。
ヒント8
- 8. ウは、2つの考え方の両方に当たります。1つは、出るときも点線に近づくと考えた場合です。もう1つは、出るときに曲がらず、ガラスの中と同じ向きのまま進むと考えた場合です。エは、垂直に出ると考えた場合です。ヒント5で確かめた出るときの曲がり方と合うかを比べましょう。
答えと解き方
イ
解き方
入るときは垂直な線に近づくように曲がり、出るときは同じだけ離れるように曲がって、もとの向きにもどります。ガラスの中を斜めに進んだ分だけ、横にずれます。
答えの図
宿題3半円形ガラスの曲面のほうから、平らな面の中心 O に向けて光を当てると、光は曲面では曲がりません。理由を説明しなさい。
理由
ヒント1
- 1. 授業の板書「決まり：空気側の角が大きい」の最後の行に、「境目の面に垂直に入る光は曲がらない」とありました。そのとき、水面に垂直に入って、曲がらずにまっすぐ進む光の図が出ました。面に垂直に入る光は、入射角が 0° です。この問いでは、曲面に当たる光が、曲面に垂直に入っているかどうかを考えます。
ヒント2
- 2. 授業で見た境目の面は、平らな面だけでした。曲面は、場所によって向きが変わっていきます。そこで、光が当たる点のところだけを見ます。その点で曲面にそっと定規を当てると、定規は曲面に1点だけでふれます。その点での曲面の向きは、この定規の向きと同じだと考えます。
ヒント3
- 3. 円には、次の決まりがあります。円の中心と円周上の点を結んだ線（半径）は、その点で円周に当てた定規の線と、いつも垂直（90°）に交わります。円周のどの点でもそうなります。
ヒント4
- 4. 点 O は、半円の中心です。図の光は O へ向かって進んでいるので、光の道すじをのばすと、曲面の点と O を結ぶ線（半径）とぴったり重なります。
ヒント5
- 5. つまり、光が当たる点で曲面に垂直な線をかくと、その線は光と重なります。すると、光と垂直な線のあいだの角（入射角）は何度になるでしょうか。
ヒント6
- 6. 答えには、次の2つを入れて書きましょう。1つめは、中心 O へ向かう光が、曲面に対してどう入るか。2つめは、そのとき入射角が何度になるか。
答えと解き方
中心 O へ向かう光は、曲面に対して垂直に入るから（入射角が 0° になる）。
解き方
円の中心へ向かう線は、どこでも円周に垂直です。面に垂直に入る光は曲がりません。だから、曲面のどこに当てても、中心 O へ向かう光なら、曲面では曲がらずにまっすぐ O まで進みます。
答えの図
宿題4全反射が起こることがあるものをすべて選びなさい。
ア 空気中から水面に大きな入射角で当たる光
イ 水中から水面に大きな入射角で当たる光
ウ 空気中からガラスに大きな入射角で当たる光
エ ガラスの中から空気との境界面に大きな入射角で当たる光
ア 空気中から水面に大きな入射角で当たる光
イ 水中から水面に大きな入射角で当たる光
ウ 空気中からガラスに大きな入射角で当たる光
エ ガラスの中から空気との境界面に大きな入射角で当たる光
答え：＿＿＿＿＿
答えは1つとは限りません
ヒント1
- 1. 授業の「問2 答え」の板書の「全反射の条件（2つ）」を使います。1つめは、水・ガラス → 空気へ進む光であること。2つめは、入射角が大きいことです。全反射は、2つとも当てはまるときにだけ起こります。
ヒント2
- 2. ア〜エは、どれも「大きな入射角」です。だから、2つめの条件はどれにも当てはまっています。あとは1つめの条件だけを調べます。
ヒント3
- 3. ア〜エのそれぞれで、光が「どこから」「どこへ」進もうとしているかを読みとって、書き出しましょう。たとえばアは「空気 → 水」です。
ヒント4
- 4. 書き出したものが「水・ガラス → 空気」の向きになっているかを見ます。この向きの物が答えです。
ヒント5
- 5. 空気から水やガラスへ入る光で全反射が起こらない理由は、「問2」(2)で考えました。空気から入る光は、屈折角がいつも入射角より小さいので、どんなに斜めに当ててもいつも中へ入れます。問2の答え合わせで出た、空気から水へとても斜めに入る光の図（屈折角に「入射角より小さい」と書いてある図）を見直しましょう。
答えと解き方
イ、エ
解き方
全反射は、水やガラスから空気へ出ようとする光で、入射角が大きいときに起こります。空気から入る光では起こりません。
宿題5(1) 水の入ったコップにストローを斜めに入れ、斜め上から水面ごしに見ると、水面のところでストローが折れたように見えます。水の中の部分は、実際より浅い所と深い所のどちらにあるように見えますか。
(2) プールの底は、プールサイドから見ると実際より浅く見えますか、深く見えますか。
(2) プールの底は、プールサイドから見ると実際より浅く見えますか、深く見えますか。
図に光の道すじをかきこんで考えてもよい
(1)（ 浅い所 ・ 深い所 ）
(2)（ 浅く見える ・ 深く見える ）
ヒント1
- 1. この問いは、授業の「問3」のカップの底のコインと同じしくみです。「問3 答え」の板書と、答え合わせのときに先生が見せた図2を見直しましょう。光の道すじと、目から逆にまっすぐのばした色を変えた破線がかいてある図です。プリントの問3にも「図2 水を入れた後」がありますが、そちらには線がかいてありません。見直すのは、動画の答え合わせの場面で出た図2のほうです。
ヒント2
- 2. 思い出すことは2つです。1つめは、目は、届いた光がまっすぐ進んできたと感じること（問3の板書の「思い出そう」）。2つめは、水から空気へ出る光は「空気側の角が大きい」ので、点線から離れて、水面に近づく向きに曲がることです。
ヒント3
- 3. (2)の図で考えます。まず、底の点と目を、定規でうすくまっすぐ結んでみましょう。この線が水面を横切る点に印をつけます。光を当てる水面の点は、この印より、底の点の側（右）にとります。理由は、水の中の光のほうが、空気中の光より立った向き（点線に近い向き）で進むからです（水から空気へ出るとき、空気側の角が大きいので、水側の角は小さくなります）。だから、底の点から、うすく結んだ線より少し急な（立った）向きで、左上（目のある側）へ進む光をかきます。光は水の中をまっすぐ進んで、印より右の水面の1点に当たります。
ヒント4
- 4. 光が水面に当たった点に、水面に垂直な点線をかきます。そこから目まで、定規でまっすぐ線を引きます。水の中の光より寝た向き（点線から離れ、水面に近づく向き）になっていれば正しくかけています。光は水面で点線から離れるように曲がって、目に届いたことになります。もし、目までの線のほうが水の中の光より立った向き（点線に近い向き）になってしまったら、当てる点が目の側に寄りすぎています。底の点の側へずらしてかき直しましょう。
ヒント5
- 5. 次に、底の点から真上へ（水面に垂直に）、うすく縦の線を1本引いておきます。それから、目に届いた光を、目から逆向きに定規でまっすぐのばします。のばすのは、この縦の線にぶつかる所までです。そこで止めましょう。底の線までのばす必要はありません。目は、この「逆にのばした線」の先に底の点があると感じます。見える位置は、底の点の真上の、のばした線が縦の線とぶつかった所です。
ヒント6
- 6. ヒント5でのばした線が縦の線とぶつかった所（底の点の真上の所）と、本当の底の点を比べます。ぶつかった所が本当の底の点より上（水面に近い所）なら、底は実際より「浅く」見えます。下なら「深く」見えます。のばした線を底の線まで引いて、底とぶつかった所を見える位置だと考えるのではありません。比べるのは、いつも底の点の真上です。
ヒント7
- 7. (1)のストローも同じです。水の中の部分のどの点からも、光は水面で同じように曲がって目に届きます。だから、水の中の部分のどの点も、ヒント6で見たのと同じ向きにずれて見えます。水面より上の部分は、光が曲がらないので、そのままの位置に見えます。「浅い所」は水面に近い（上の）所、「深い所」は水面から遠い（下の）所です。
答えと解き方
(1) 浅い所（浮き上がって見える） (2) 浅く見える
解き方
水中から出た光は水面で曲がって目に届きます。目はその光をまっすぐ逆にのばした先に物があると感じるので、実際より浮き上がって見えます。コインと同じしくみです。プールで「思ったより深い」とあわてることがあるのはこのためです。
答えの図
しおりアカデミー｜理科 中学1年 ステップ1b
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