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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。

鏡に映る虚像はなぜ線対称か

質問メールをいただきました。
ありがとうございます。

ただ返信したら跳ね返ってきました。 メールアドレスが間違っていたのでしょうね。 これを見てくれたらいいのですが。
次は質問のメールです。


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管理人様

お世話になります。
中1理科の鏡について分からないことがあり,インターネットを検索しましたところこちらにたどり着きました。

下記で鏡の作図の仕方の理論は分かりました。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/hikari.html

【質問】
1.そもそも,なぜ鏡に映る時には実像と線対称の位置(上記のHPでA’の位置)に映るのでしょうか。もちろん毎日鏡を見ているので,線対称の位置に虚像が出来ることは経験的に分かっていますが,なぜなのかが分かりません。

下記のページを拝見致しましたが,それでもよく分かりませんでした。
http://selfyoji.blog28.fc2.com/blog-entry-4568.html

線対称の位置に映るので反射の法則が成り立つとという理論は理解出来たのですが,なぜ虚像は線対称の位置に出来るのでしょうか。
その理由を知りたいです。

2.また,『わたしたちの目は「光は直進してくるもの」と認識しています。
そこで、Aからきた光はまるで鏡の向こうから発しているように見えてしまいます。』
これもなぜでしょうか。

色々な理科の参考書を見ましたが,ただ単に表面的な説明をしているだけで,納得いく説明はありませんでした。

ご都合の良い時で構いませんので,何卒よろしくお願い申し上げます。
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(以下は僕の回答です)

質問メールありがとうございます。 なかなか鋭い質問ですね。

僕は物理学を専門にしたわけではないのですが、僕なりに考えられることを書きます。

もし回答が的外れで、そんなことを尋ねているのではない、ということなら再度メールください。

なお「これは KS さんから質問メールをいただきました」という形でブログに載せたいと思います。

まず、人間は進化の途上で目を手に入れます。そして光は直進した方向にあるというように認識するようになりました。
そのように認識したものが生き残ってきたということですね。

光が反射したり屈折したりしてもそれを認識する能力は進化途中で手に入れることはなかったのです。

だから目に入る光は何でも直進してくると認識するようになっています。

実際、反射して目に入る光線も直接目に入る光線も差はありません。

それで反射して目に入った光も、その光線の延長線上にあると理解するのです。

次は遠近の感覚です。人間に限らず前方に二つの目を持った動物は遠近感があります。

左右の目で少し違ったように網膜に映るものを、脳で修正して遠近を判断するのですね。

物体から反射点で反射した光は人間の目に届きます。左と右の目には少し違ったように届きます。

それをその物体から反射点までの距離プラス反射点から目までの距離のところで、目から直線上にある点、そこが虚像のある点です。

要するに、
光は実物から反射点で反射して人間の目に入りますが、人間は反射点から来る直線の延長線上に物があると判断し、距離的には実物から反射点の距離プラス反射点から目までの距離の点に物があると認識してしまうのです。

その点は虚像のある点となるのです。

つまり、線対称の位置に虚像ができるのは結果です。

繰り返しになりますが、実際には、反射点から目までの直線の延長線上で、実物から反射点までの距離プラス反射点から目までの距離の点に虚像ができる、ということになります。

ただ、作図をする時には実際の光の進み方でやるのはかなり難しいです。

虚像を使わずに反射点の位置を見つけるにはどうしたらいいか考えたのですが、
相似の三角形を使い、そして比例配分で解くということで求めることができると思います。 かなり難しいです。

だから作図では、結果の方の虚像が線対称の位置にあるということから出発して、反射点、そしてその進み方を求めた方が楽だということです。

以上でよろしいでしょうか。

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