理科

全身ぜんしんをうつす鏡かがみは、身長しんちょうの半分はんぶんでいい — 光ひかりのはね返かえりが教おしえてくれる

玄関げんかんの姿見すがたみで全身ぜんしんをチェックするとき、鏡かがみはどれだけの大おおきさが必要ひつようでしょうか。頭あたまのてっぺんからつま先さきまで全部ぜんぶうつすのだから、自分じぶんと同おなじ大おおきさ——そう思おもえます。

でも、本当ほんとうに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、鏡かがみから離はなれても近ちかづいても、半分はんぶんのまま変かわりません。にわかには信しんじられない話はなしですが、光ひかりの進すすみ方かたを追おいかけると、ちゃんと理由りゆうが見みえてきます。

鏡かがみの中なかの自分じぶんは、どこにいる?

まず、鏡かがみにうつる「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。鏡かがみの中なかの自分じぶん(像ぞう)は、鏡かがみのむこう側がわの、自分じぶんと同おなじ距離きょりのところにいるように見みえます。鏡かがみに1歩ぽ近ちかづくと、像ぞうも1歩ぽ近ちかづいてくる——まねっこ遊あそびで相手あいてが同おなじだけ近ちかづいてくる、あの感かんじです。

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

つま先さきが見みえるしくみ

次つぎに、鏡かがみで自分じぶんのつま先さきが見みえる、そのしくみです。見みえるということは、つま先さきに当あたった光ひかりが、鏡かがみではね返かえって、目めに届とどいているということ。

光ひかりは壁かべあてのボールのように、当あたった角度かくどと同おなじ角度かくどではね返かえります。まっすぐ立たっていれば、つま先さきも目めも、鏡かがみからの距離きょりは同おなじ。ちがうのは高たかさだけです。だから光ひかりがはね返かえる場所ばしょは、目めの高たかさとつま先さきの高たかさの、ちょうど真まん中なかになります。

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

頭あたまのてっぺんも同おなじです。てっぺんからの光ひかりは、目めとてっぺんの真まん中なかの高たかさではね返かえって目めに届とどきます。

つまり、全身ぜんしんをうつすのに使つかっているのは、鏡かがみのうち「目めとつま先さきの真まん中なか」から「目めとてっぺんの真まん中なか」までの部分ぶぶんだけ。真まん中なかどうしの間あいだの長ながさは、もとの長ながさ(つま先さき〜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。下したの真まん中なかから目めまでは「目め〜つま先さき」の半分はんぶん、目めから上うえの真まん中なかまでは「目め〜てっぺん」の半分はんぶん。半分はんぶんと半分はんぶんを合あわせるので、ぜんぶで身長しんちょうの半分はんぶんです。それより上うえの部分ぶぶんも下したの部分ぶぶんも、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。

下したの動うごく図ずで確たしかめてみてください。スライダーで鏡かがみまでの距離きょりを変かえても、使つかわれている部分ぶぶん(青あおい鏡かがみ)の大おおきさが変かわらないことに注目ちゅうもくです。

離はなれても近ちかづいても、半分はんぶんのまま

「遠とおくから見みれば小ちいさい鏡かがみでもうつりそう」と思おもいたくなりますが、そうはなりません。離はなれると鏡かがみの中なかの自分じぶんも遠とおくなって小ちいさく見みえるだけで、はね返かえる場所ばしょは変かわらないからです。

はね返かえる場所ばしょは「目めと、見みたいところの真まん中なかの高たかさ」。高たかさの話はなしなので、鏡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な鏡かがみは、どこから見みても身長しんちょうの半分はんぶんのままなのです。

ためしてみよう — 家いえの鏡かがみで実験じっけん

家いえに大おおきめの鏡かがみがあったら、ためせます。鏡かがみは壁かべにぴったりの、まっすぐ立たったものを使つかってください(立たてかけてななめになった鏡かがみだと、はね返かえる場所ばしょがずれてしまいます)。

  1. 鏡かがみの前まえにまっすぐ立たって、鏡かがみにうつった自分じぶんの頭あたまのてっぺんの位置いちとつま先さきの位置いちに、付つせんをはってもらう。
  2. 付つせんと付つせんの間あいだを測はかると——身長しんちょうのちょうど半分はんぶん。
  3. 後うしろに下さがって、もう一度いちど鏡かがみを見みる。自分じぶんは小ちいさくうつるのに、てっぺんとつま先さきはさっきの付つせんの位置いちのまま。

付つせんの間あいだこそが「本当ほんとうに使つかっている鏡かがみ」です。下したの付つせんより下したは、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分わかります。

覚おぼえ方かた — 「はね返かえりは、真まん中なかで」

鏡かがみの前まえに立たつたびに、光ひかりは今日きょうもきちょうめんに「真まん中なか」ではね返かえっています。当あたり前まえに見みていた景色けしきも、光ひかりの道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。

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