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セルフ塾は閉めましたが、そのままの名前でブログを続けます。独学,独習。教わるより,学ぶを重視。 セルフラーニングの方法,英語,数学などの情報を発信するつもりです。

光の屈折。この境界面ではないだろう。
  中学一年生は光の勉強をしています。

 Aさんは光の屈折のところが分からないと、やってきました。光の屈折のついては、次のようなことを一歩一歩を学んできました。

 光が,ある物質から種類のちがう物質に進むとき、その境界面で曲がる現象を光の屈折といいます。
空気中から水中やガラスへの光の屈折は、
(1) 入射角>屈折角 となる。
(2) 光は、境界面から離れるように屈折する。
水中やガラスから空気中への光の屈折は、
(1) 入射角<屈折角 となる。
(2) 光は、境界面に近づくように屈折する。



 彼女が分からないという問題のひとつは次のものです。

正しい光の進み方を示しているものを、記号で答えなさい。
kussetu.jpeg



 それで、それまでに学んだ図も見せながら、僕は強調しました。

「ガラスから空気中に光が出て行くときには屈折する。まっすぐ進むよりも境界面に近づくように曲がるんだよ。」

 そういって問題をもう一度チェックしましてくさせました。

 すると、僕は彼女に言いました。「やっぱり、(イ)じゃないの」と。ぼくはあきれて言いました。

「ガラスから空気中に光が出て行くときは、まっすぐより境界面に近づくと教えたじゃないか」
 
 すると、彼女は言いました。
「(イ)は、ここに近づくように曲がってるじゃない」

 なんと、「ここに」と言って彼女が指差したのは入射角よりも上の境界面なのです。

 確かに、(イ)の光線は、入射角よりも上の境界面に近づいています。

 しかし、光線は下向きに進んでいるのですから、境界面に近づくか離れるか、といった場合には入射点より、下の方を指すというのが、当然だとぼくは考えていました。

 しかし彼女は入射点より上の面を考えてそこに近づいて行くと考えていたのです。

 ふざけているのか、という考えも浮かびましたが、彼女はにこにこしながらもまじめに考えて、そういっているようです。

 ああ、どのように教えればいいのか。

 屈折角が入射角より大きくなるように進むという教え方もあるでしょう。そうすると、入射角、屈折角はどこで、・・・というところから始まらなければいけません。

 多くの生徒に教えた経験からすると、屈折角が入射角より大きくなるように進むというより、まっすぐより境界面に近づくと教えた方が分かりやすいようでした。

 僕はいろいろ考えて、この図を左に90°回転させ、彼女に見せました。

kussetu2.jpeg


 そして
「まっすぐ進むと、(ウ)の方向に行くようね。この(ウ)のように棒を立てたとしたら、どこに倒れる?」

 すると「(エ)の方向に倒れる」と答えました。

 「このように、倒れるところに進むと考えればいいんだよ」と教えました。

 何とか正解に達し、その場は終わらせましたが、彼女を十分に納得させたわけではないようです。

 いろいろな子がいます。こちらの想定外のことを考えてしまうので大変です。また、それが面白いところでもあります。

おりじんさんからコメントをいただきました。

僕の場合、まず境界面に垂直な線を基準とする。この線だと光は直進する。この垂線から入射角と屈折角を考える。どっちからどっちに行くにしろ「空気の方の角度が大きくなる」を大原則として教え込む感じにしますかね。


 この教え方の方がわかりやすいかもしれません。次に試してみます。

 入射点に垂線を立て、光線との角度を考える。空気の方はいつでも角度が大きくなる、ということですね。

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