光のしくみを「理由」で完全理解
みんな、受験勉強進んでる?
合格屋マックスのブログへようこそ。
今日は、多くの中学生が
「作図で定規を使うのがめんどくさい!」
「角度、どこ測るんだっけ…?」
と叫びたくなる単元――中学理科『光』を攻略します。
でも安心して。
この単元は、ある「絶対ルール」と2つのイメージさえ押さえれば、
計算なし・暗記ほぼゼロで解けるボーナス分野です。
今回は、
理科がちょっと苦手な中3男子 ゆうと 👦
理科クイーン あかり 👩
と一緒に、伝説の解法「マックス流」で高校入試の「光」を一気に得点源にしていきましょう。
📌 この記事を10分で読むと、こうなります
光の問題で「角度どこ?」と迷わなくなる
屈折が感覚で判断できるようになる
凸レンズの作図で、像の大小・位置を即断できる
👉 高校入試の「光」は、ほぼノーミス分野になります
第1部:ストーリー解説「光のルール」
1. 光の反射で失敗する原因|入射角・反射角の正しい測り方
ゆうと 👦
「入射角と反射角が同じなのは分かるんだけどさ、
答えが合わないんだよ。30度じゃなくて60度って言われる…」
あかり 👩
「あー、それね。一番やっちゃダメな測り方してるよ」
ゆうと 👦
「え、まさか…?」
あかり 👩
「そう。地面との角度を測ってるでしょ?」
❌ その測り方、全部アウト!
ここで登場するのが――
🔑 【マックス流・角度の絶対ルール】
- 光が当たる点に、地面と垂直な線を引く!
- すべての角度は、その「垂直線」との間の角度で測る!
- 鏡・水面・地面との角度 → 見ない
- 垂直線と光の線の角度だけを見る
🧠 テスト中の合言葉
「まず、垂直線。話はそれから」
ゆうと 👦
「うわ…ずっと地面基準で考えてた…
最初に垂直線を引くのがスタートラインなんだな」
2. 光の反射が一瞬で分かる|反射の法則
あかり 👩
「垂直線さえ引ければ、反射は超簡単」
入射角 = 反射角(垂直線をはさんで左右対称)
ゆうと 👦
「垂直線から右に30度なら、左にも30度。
Vサインみたいな感じだな!」
👉 反射は迷う要素ゼロ
迷ったら、垂直線に戻る。
3. 光の屈折が一瞬で分かる!空気・水・ガラスの見分け方
ゆうと 👦
「問題はここだよ…屈折。
どっちに曲がるか、毎回こんがらがる。カンでやったりしてた」
あかり 👩
「じゃあ今日は、光の気持ちになって考えよう」
🌊 マックス流・屈折のイメージ「泥沼理論」
- 空気中 → 走りやすいグラウンド
- 水・ガラス → 泥んこの沼
⚡ マックス流 屈折の法則
【パターンA】空気 → 水・ガラス(入るとき)
状況:泥沼突入!スピードダウン💦
結果:行きたい方向(直進)に行けず、垂直線側へ引き寄せられる
👉 入射角 > 屈折角(角度が小さくなる
【パターンB】水・ガラス → 空気(出るとき)
状況:泥沼脱出!スピードアップ🚀
結果:体が軽くなり、垂直線から離れて飛び出す
👉 入射角 < 屈折角(角度が大きくなる)
🔁 屈折の即断ルート(入試用)
- 今より速くなる?遅くなる?
- 遅くなる → 垂直線へ近づく
- 速くなる → 垂直線から離れる
ゆうと 👦
「なるほど!
[垂直線に近づく]=[ブレーキかかってる]ってことか!
もう迷えない!」
4. 凸レンズの作図を制する!実像の大きさと位置
あかり 👩
「最後は凸レンズ。でも怖くないよ。ルールは3つだけ」
凸レンズの基本3本線
- 平行な光 → 焦点へ
- 焦点を通る光 → 平行へ
- 中心を通る光 → そのまま直進
ゆうと 👦
「線は引けるんだけど、像の大きさが混乱する…」
🔑 マックス流・実像の法則(入試最重要)
① 2倍の位置はシンメトリー
物体を焦点距離の2倍に置く
→ 反対側の2倍に、同じ大きさの実像
② 遠いと小さい、近いとデカい!
2倍より遠い → 像は小さく・レンズに近づく
2倍より近い → 像は大きく・レンズから遠ざかる
⚠️ 入試あるある注意
- 2倍の位置を「焦点」と勘違いしない
- 実像は上下が逆(倒立)になるのを忘れない
5. 唯一の例外!「虫眼鏡モード(虚像)」発動!
ゆうと 👦
「実像は『倒立(逆さま)』になるってことは分かったけど……。
あれ? 虫眼鏡で新聞を見る時って、文字は逆さまにならないよな? そのままデカく見えるじゃん」
あかり 👩
「ゆうと、鋭い! そこが唯一の例外なのよ」
ゆうと 👦
「例外…? 嫌な響きだな…」
あかり 👩
「大丈夫、シンプルだから!
物体を、レンズにめちゃくちゃ近づけた時(焦点距離より内側)だけ、逆さまにならない特別な像が見えるの。
これを『虚像(きょぞう)』って言うのよ」
ゆうと 👦
「虚像……?」
あかり 👩
「そう。これはスクリーンには映らない、幻の像なの。
レンズ越しに覗いた時だけ見える、『正立(上下の向きが同じ)』で『デカい』像。
まさに虫眼鏡モードね!」
ゆうと 👦
「なるほど!
焦点より内側に入り込むと、虫眼鏡モード(虚像)発動!ってことか!」
第2部:先生から「ここだけは押さえろ!」マックス流・最強まとめ
ストーリーで感覚はつかめたかな?
ここからは、テスト直前に「ここだけ見れば点が取れる」という重要ポイントをまとめるぞ。
この画面をスクショして、試験会場のお守りにしてくれ!
① 【反射・屈折】の鉄則は「垂直線」!
光の問題が出たら、問題用紙にいきなり書き込みだ!
定規なんてなくてもいい。フリーハンドで垂直線を引け!
【★思考のステップ】
- 光が当たっている点に、地面と垂直な線を引く。
- すべての角度は、「垂直線と光の間」を見る!(地面側は×)
(画像:鏡や水面に垂直な点線を書き、「こっちが基準!」と赤矢印で指した手書き風図解)
② 【屈折】は「泥沼理論」で即断!
「どっちに曲がる?」と迷ったら、光を自分(ランナー)に置き換えろ!
- 空気 = グラウンド(走りやすい・速い)
- 水・ガラス = 泥沼(走りにくい・遅い)
【★判定ルール】
- 遅くなる時(入る時):足を取られて垂直線に引きずり込まれる!(角度は小)
- 速くなる時(出る時):体が軽くなって垂直線から外へ飛び出す!(角度は大)
(画像:長方形のガラスに光が入る図。「入る時=角度小」「出る時=角度大」)
③ 【凸レンズ】実像は「2倍」が運命の分かれ道!
実像の大きさや位置は、作図しなくても「焦点距離の2倍」の位置さえ分かれば1秒で解ける!
【★暗記テーブル】
| 物体の位置 | 像の大きさ | 像の位置(レンズから) |
|---|---|---|
| 2倍より遠い | 小さい | 近づく |
| 2倍ぴったり | 同じ | 2倍の位置 |
| 2倍より近い | 大きい | 遠ざかる |
「遠いと小さい、近いとデカい!」
これだけ唱えればOKだ!
⚠️ ここで差がつく!【例外:虚像(きょぞう)】
「焦点の内側(近すぎる距離)」に置いた時だけは、ルールが激変するぞ!
- 条件:物体が焦点距離の内側にあるとき
- 名前:虚像(きょぞう)
- 特徴:
- デカい!(実物より大きい)
- 向きが同じ!(正立)
- スクリーンに映らない!(レンズ越しに目で見るしかない)
【覚え方】
「焦点の内側は、虫眼鏡モード!」
第3部:引っかかり厳禁!○×チェック
入試でみんながよく引っかかる「落とし穴」を用意したぞ。
全問正解して、ライバルに差をつけよう!
Q1.入射角とは、鏡(または地面)と光の間の角度のことである。
【答え】 ×
(解説)
出たな、一番のミス!
入射角は必ず「垂直線」と光の間の角度だ。地面との角度を答えたら即0点だぞ!
Q2.光が空気中からガラスに入ると、光の進む速さは遅くなる。
【答え】 〇
(解説)
その通り!ガラスや水は「泥沼」だ。進みにくくなるから、垂直線の方へググっと曲がる(屈折する)んだ。
Q3.凸レンズで作られる像は、すべてスクリーンに映すことができる。
【答え】 ×
(解説)
ひっかかったな!
「虚像(虫眼鏡の状態)」だけは、スクリーンに映らないんだ。
スクリーンに映るのは「実像」だけ。
虚像は、レンズを通して人間の目で直接見るしかないんだぞ!
第4部:入試レベル!確認問題にチャレンジ
さあ、最後は実践だ!
マックス流を使えば、このレベルの問題も秒殺できるはずだ。
【問題】 図のように、空気中から厚いガラスの板に光を当てた。次の問いに答えなさい。
(ここに画像を入れる:長方形のガラス板に斜めに光が入射する図。入る前の光を「ア」、ガラス内を「イ」、出る光を「ウ」とする)
(1) 光が空気中からガラスに進むとき、入射角と屈折角はどちらが大きいか。
(2) ガラスから空気中に出ていく光の道筋として正しいものはどれか。(ア~エの選択肢)
(3) 次は凸レンズの問題だ。
焦点距離が10cmの凸レンズがある。物体をレンズから30cmの位置に置いたとき、スクリーンにできる像の大きさは物体と比べてどうなるか。
【解答と解説】
(1) 答え:入射角
<マックス流解説>
空気(グラウンド)からガラス(泥沼)に入るぞ!
スピードが落ちるから、垂直線に「引きずり込まれる」よな。
つまり、屈折角の方が狭くなる(小さくなる)。だから入射角の方が大きい!
(2) 答え:入射した光と平行に出ていく線(選択肢の正解を選ぶ)
<マックス流解説>
ガラス(泥沼)から空気(グラウンド)への脱出だ!
今度はスピードアップして、垂直線から「離れて」飛び出す。
入る時と出る時で逆のことが起きるから、結果として元の光と平行になるんだ。
(3) 答え:実物よりも小さい
<マックス流解説>
作図はいらない!
焦点距離が10cmなら、「2倍の位置」は20cmだ。
物体は30cmの位置にある。つまり「2倍よりも遠い」!
法則発動! 「遠いと小さい」。だから答えは「小さい」だ!
最後に先生から
お疲れ様! これで光の単元はバッチリだ。
最初は「ややこしい」と思っていた光の屈折やレンズも、
「垂直線」と「泥沼」、そして「2倍の壁」というルールを知っていれば、パズルみたいに解けるだろ?
理科は、こうやって「見方」を変えるだけで、一気に得意科目に変わるんだ。
この調子で、次の単元も攻略していこうぜ!
次回は「音」の世界!
高い音と低い音の違い、実は◯◯を見るだけで分かる!?
お楽しみに!

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