光の屈折（像の見え方から考える光の性質）

中1

エネルギー

教材一覧光の屈折（像の見え方から考える光の性質）

単元 光と音

目標 液体の入ったビーカーに光を当てることで、物質の境界面で反射、屈折するときの幾何光学的な規則性を見いだして理解することできる。また、液体の入ったビーカーを凸レンズとして、実像や虚像ができる条件を調べることができ、像の位置や大きさ、像の向きについての規則性を定性的に見いだして理解することができる。

担当大﨑

準備

観察・実験

【導入】ビーカーを通してみえる像はどのように変化するのだろうか？

  • 「切り取り」線で谷折りし、矢印の絵を立て、ビーカーをのせる
  • 矢印の絵をビーカー越しに見ながら、ビーカーに水を半分程そそぐ。

【実験１］光の道筋はどのようになっているのだろうか？

  • ２つの「光」の位置から光源をビーカーに照射し、ビーカーからの出口、矢印の絵に当たった位置に点をうつ。
  • 点を線で結び光路を描き、ビーカーの焦点を明らかにする。

【実験２】像が反転する位置はどこだろうか

  • 切り取り線で、矢印の絵を切り離し、ワークシートを山折り谷折りする。
  • 矢印の壁をビーカーに近づけ、反転する位置と焦点との関係を調べる。
  • 像の見え方で他に気が付いたことを調べる（例：左右に像が拡大されている。など）

【実験３】ビーカーへの入射角を変えて全反射する角度を調べる。

  • ビーカーへの入射角を変え、ビーカー内の屈折と谷折りした壁への反射角に注目して調べる。

［実験４］ビーカーの中の液体を屈折率から予想する。

  • ビーカー内の液体を変えて光を通過させ入射角と屈折角から求め予想する。

寒天によるレンズの作成

①ビーカーで寒天を固める

②寒天を取り出しカット

（鋭いカッターでカットし切断面を整える。切断面が悪いと乱反射します。）

③光源を当てて光の屈折・反射を確認

④寒天に砂糖を混ぜると屈折率を変化させられます。

市販のレンズ教材の型取りにより個人教材化（製菓用シリコンで型取り）

①シリコンでレンズを型取り、レンズ寒天を作成

②寒天に砂糖を加えたりなど、固めるものを変えて屈折率の違いを比較できる。

（上段）原型のアクリル製レンズ

（下段）複製した寒天製レンズ

③複製したレンズによる屈折比較実験

（緑色レーザーポインタで実験）

A：原型のアクリル製レンズ

B:複製した寒天レンズ

 

市販のレンズ教材の型取りにより個人教材化（おゆまるで型取り）

①おゆまるは手軽だが、十分に加熱して軟化させないと型取りは難しい。

②おゆまるくんはシリコンと異なり、高温で軟化するため固める材質に注意が必要

（上段）原型のアクリル製レンズ

（下段）複製した氷レンズ

③複製したレンズによる屈折比較実験

A:複製した氷レンズ

B：原型のアクリル製レンズ

資料

 

実験レポ

耐水紙の中に全反射や屈折などもりこまれていてすごいと思いました。「自分の見える」が光のみちすじで追究できるのがなるほどと思わされました。

匿名さん 長野県　 教職員

中学の単元であったが、とても分かりやすく工夫されていたのでよっかったです。

匿名さん 高知県　 教職員

光の進み方は理解しずらい分野です。3色の光でとてもきれいでした。興味もわいてきます。

匿名さん 高知県　 教職員

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