光学
平面鏡
平面鏡は、物体が手前にある距離と同じ距離だけ背後に、同じ大きさの正立の虚像を作る。
平面鏡 — インタラクティブな光学シミュレーション。平面鏡は、物体が手前にある距離と同じ距離だけ背後に、同じ大きさの正立の虚像を作る。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
平面鏡
平面鏡は、物体が手前にある距離と同じ距離だけ背後に、同じ大きさの正立の虚像を作ります。
平面での反射は入射の法則に従います。像の距離は鏡の後ろの物体の距離に等しく、倍率は1になります。反射光線は実際にはそこに収束しないため像は虚像です — 脳は破線状の延長線に沿って後方に外挿します。
- m = +1
- 像距離 = 物体距離
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
平らな鏡は日常的な鏡像の例です。物体を平面鏡から遠ざけると、虚像の大きさは変わるでしょうか？
検討する予測
- 物体が遠ざかると像は小さくなります。
- いいえ。平面鏡の像は距離によらず常に物体と同じ大きさ（倍率1）です。
- 物体が遠ざかると像は大きくなります。
可変的な役割
設定するもの：
- 物体距離 d_o (cm)
測定するもの：
- 像距離 d_i (cm)
実験の進め方
- plane-mirror プリセットを開いて Reset を押します。
- 像距離読み出しを有効にします。
- 各試行で物体距離を設定し、像距離を記録します。
支配方程式
f → ∞ の平面鏡 — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
平面鏡は焦点距離無限大の鏡の式の特別な場合です。1/∞ = 1/d_o + 1/d_i から d_i = −d_o、倍率は常に1の正立虚像になります。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 平面鏡は鏡の式の f → ∞ 極限なので、d_i = −d_o を正確に確認し表と比較します。
- 像が鏡の背後で物体と正確に同じ距離にあり、倍率が常に1になる理由を説明します。
実験以外での活用
- 平面鏡は焦点距離無限大（曲率0）の曲面鏡と考えられます。1/f = 1/d_o + 1/d_i で f → ∞ とすると d_i = −d_o になる理由を説明します。
- 平面鏡へ歩くと像も同じ速さで近づきます。像距離は鏡面からの自分の距離と常に一致します。曲面鏡やレンズより平面鏡が単純な理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- 平面鏡へようこそ
- 物体を選択
- 再生
- 鏡の背後の像
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。