光と音 ─ 反射・屈折・凸レンズ・音の三要素 [中1 理科]

結論: 光は反射・屈折・凸レンズが頻出、音は三要素

光の性質: ・反射: 入射角 = 反射角 ・屈折: 異なる媒質で進行方向が変わる ・全反射: 屈折角が 90° を超えるとき、全部反射する

音の三要素: 高さ (振動数)・大きさ (振幅)・音色 (波形)

解法 1: 反射と屈折

反射: 鏡で光が跳ね返る。入射角 = 反射角 (法線基準)。

屈折: 空気から水へ → 法線に近づく方向に屈折。 水から空気へ → 法線から遠ざかる方向に屈折。

光ファイバーは全反射を利用。

解法 2: 凸レンズの像

焦点距離 f の凸レンズで物体を距離 a から: ・a > 2f: 縮小された倒立実像 ・a = 2f: 等倍の倒立実像 ・f < a < 2f: 拡大された倒立実像 ・a < f: 拡大された正立虚像 (虫眼鏡)

解法 3: 音

音の速さ: 空気中で約 340 m/s (15°C)、水中ではより速い。 振動数 (Hz): 高い音 = 振動数大 振幅: 大きい音 = 振幅大 音色: 波形の違い (楽器ごと)

典型的な間違いと診断

**パターン 1: 反射角の基準を取り違え** 鏡の面ではなく『法線』からの角度 → 戻る場所: 法線 (鏡に垂直な線) から測る。

**パターン 2: 凸レンズの像の向き** 実像は倒立、虚像は正立 → 戻る場所: 焦点距離との関係を表で覚える。

**パターン 3: 音と光の速さを混同** → 戻る場所: 光は超高速 (約 30 万 km/s)、音は 340 m/s。雷で光ってから音が遅れる現象。

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