理科

全身ぜんしんをうつすかがみは、身長しんちょう半分はんぶんでいい — ひかりのはねかえりがおしえてくれる

玄関げんかん姿見すがたみ全身ぜんしんをチェックするとき、かがみはどれだけのおおきさが必要ひつようでしょうか。あたまのてっぺんからつまさきまで全部ぜんぶうつすのだから、自分じぶんおなおおきさ——そうおもえます。

でも、本当ほんとう必要ひつようなのは身長しんちょうのちょうど半分はんぶんだけ。しかも、かがみからはなれてもちかづいても、半分はんぶんのままわりません。にわかにはしんじられないはなしですが、ひかりすすかたいかけると、ちゃんと理由りゆうえてきます。

かがみなか自分じぶんは、どこにいる?

まず、かがみにうつる「もうひとりの自分じぶん」の居場所いばしょをおさえます。かがみなか自分じぶんぞう)は、かがみのむこうがわの、自分じぶんおな距離きょりのところにいるようにえます。かがみに1ちかづくと、ぞうも1ちかづいてくる——まねっこあそびで相手あいておなじだけちかづいてくる、あのかんじです。

鏡の中の像は、むこう側の同じ距離にいることを示した図

つまさきえるしくみ

つぎに、かがみ自分じぶんのつまさきえる、そのしくみです。えるということは、つまさきたったひかりが、かがみではねかえって、とどいているということ。

ひかりかべあてのボールのように、たった角度かくどおな角度かくどではねかえります。まっすぐっていれば、つまさきも、かがみからの距離きょりおなじ。ちがうのはたかさだけです。だからひかりがはねかえ場所ばしょは、たかさとつまさきたかさの、ちょうどなかになります。

つま先からの光は、目とつま先の真ん中の高さではね返ることを示した図

半分はんぶん」の正体しょうたい

あたまのてっぺんもおなじです。てっぺんからのひかりは、とてっぺんのなかたかではねかえってとどきます。

つまり、全身ぜんしんをうつすのに使つかっているのは、かがみのうち「とつまさきなか」から「とてっぺんのなか」までの部分ぶぶんだけ。なかどうしのあいだながさは、もとのながさ(つまさき〜てっぺん=身長しんちょう)のちょうど半分はんぶんになります。したなかからまでは「〜つまさき」の半分はんぶんからうえなかまでは「〜てっぺん」の半分はんぶん半分はんぶん半分はんぶんわせるので、ぜんぶで身長しんちょう半分はんぶんです。それよりうえ部分ぶぶんした部分ぶぶんも、全身ぜんしんをうつすためには使つかわれていないのです。

したうごたしかめてみてください。スライダーでかがみまでの距離きょりえても、使つかわれている部分ぶぶんあおかがみ)のおおきさがわらないことに注目ちゅうもくです。

はなれてもちかづいても、半分はんぶんのまま

とおくからればちいさいかがみでもうつりそう」とおもいたくなりますが、そうはなりません。はなれるとかがみなか自分じぶんとおくなってちいさくえるだけで、はねかえ場所ばしょわらないからです。

はねかえ場所ばしょは「と、たいところのなかたかさ」。たかさのはなしなので、かがみまでの距離きょりがいくつでも関係かんけいありません。だから必要ひつようかがみは、どこからても身長しんちょう半分はんぶんのままなのです。

ためしてみよう — いえかがみ実験じっけん

いえおおきめのかがみがあったら、ためせます。かがみかべにぴったりの、まっすぐったものを使つかってください(てかけてななめになったかがみだと、はねかえ場所ばしょがずれてしまいます)。

  1. かがみまえにまっすぐって、かがみにうつった自分じぶんあたまのてっぺんの位置いちつまさき位置いちに、せんをはってもらう。
  2. せんとせんのあいだはかると——身長しんちょうのちょうど半分はんぶん
  3. うしろにがって、もう一度いちどかがみる。自分じぶんちいさくうつるのに、てっぺんとつまさきさっきのせんの位置いちのまま

せんのあいだこそが「本当ほんとう使つかっているかがみ」です。したせんよりしたは、全身ぜんしんをうつすためには使つかっていなかったとかります。

おぼかた — 「はねかえりは、なかで」

かがみまえつたびに、ひかり今日きょうもきちょうめんに「なか」ではねかえっています。たりまえていた景色けしきも、ひかりみちすじをたどると、こんなにきれいな規則きそくでできているのです。

おもな参考情報