中学1年生の理科1分野で学習する光の単元は、反射・屈折・凸レンズと像の3つが主な内容です。どれも作図問題が定期テストや高校入試でよく出題されます。公式を丸暗記するよりも、光の進み方の「理由」を理解することが、問題を正確に解けるようになる近道です。
光の単元で覚えること
光の単元で押さえておく内容は大きく4つです。
- 光の直進 光は空気・水・ガラス・真空の中を直進する
- 光の反射 入射角＝反射角の法則
- 光の屈折 空気→水・ガラスでは入射角＞屈折角、水・ガラス→空気では入射角＜屈折角
- 全反射 水・ガラスから空気へ出るとき、入射角が大きくなると光がすべて反射される
用語と仕組みをセットで理解することが大切です。「入射角と反射角が等しい」という言葉を覚えるだけでなく、角度の測り方（鏡や水面に対して垂直にひいた線との角度）まで確認しておきましょう。
凸レンズと像の基本
凸レンズの単元では、実像・虚像・焦点の3つが特に重要です。
実像は、実際に光が集まってできる像でスクリーンに映すことができます。物体とは上下左右が逆（倒立）になります。虚像は実際に光が集まっていないため、スクリーンには映りません。物体と同じ向きで、大きく見えます。
物体の位置によって、実像の大きさや位置がどう変わるかも理解しておく必要があります。
- 焦点距離の2倍より遠い位置 → 焦点距離の2倍より近くに、物体より小さい実像
- 焦点距離の2倍の位置 → 焦点距離の2倍の位置に、物体と同じ大きさの実像
- 焦点距離の2倍より近い位置 → 焦点距離の2倍より遠くに、物体より大きい実像
- 焦点の位置 → 像はできない
- 焦点より近い位置 → 虚像（レンズを隔てて物体と同じ側に、大きく見える）
作図問題の勉強の進め方
光の単元は、図を自分で書きながら学習することが大切です。教科書の図を見るだけでなく、実際に手を動かして書くことで、角度の関係や光の向きが体で覚えられます。
反射の作図では、入射角と反射角が等しくなるように線を引く練習をしましょう。よくある間違いは、鏡の面から測るのではなく、鏡に対して垂直な線（法線）から測るという点です。ここを正確に押さえるだけで、作図のミスは大きく減ります。
凸レンズの作図は、次の2本の線を引くことが基本です。
- 物体の先端から光軸に平行に引き、レンズで屈折して焦点を通る線
- 物体の先端からレンズの中心に向かって直進する線
この2本の交点が、実像の先端になります。最初は図を見ながら確認し、慣れてきたら自分で一から書けるように練習するとよいでしょう。
作図問題の練習には、プリントを使って繰り返し取り組むと力がつきます。
テストで間違えやすいポイント
光の単元でテストに出やすい間違いをまとめます。
反射の作図では、入射角・反射角の基準となる法線を書き忘れてそのまま作図してしまうケースが多いです。必ず法線を先に書く習慣をつけましょう。
屈折の向きは、「空気→水」と「水→空気」で入射角と屈折角の大小関係が逆になります。どちらの方向かを確認してから作図するようにしましょう。
凸レンズの虚像は、物体が焦点より近い場合に限られます。焦点の内側かどうかをまず確認することが大切です。
まとめ
光の単元は、用語の暗記と作図の練習の両方が必要な単元です。まず教科書で基本事項を確認し、反射・屈折・凸レンズそれぞれの作図を自分で書けるまで練習しましょう。プリントを活用して繰り返し取り組むことで、テスト本番でも確実に得点できるようになります。
