光の性質 ── 光はまっすぐ進む。だから、はね返せる

光はまっすぐ進む

この単元の出発点であり、すべての基本です。光は、まっすぐにしか進みません。

ふだんは目に見えませんが、条件がそろうと光の道すじが見えます。

• ほこりっぽい部屋のカーテンのすきま　光の筋が見える
• 雲の切れ間から差す光　まっすぐな線になっている
• 森の中の木もれ日　まっすぐな光の柱
• 暗い部屋で懐中電灯＋けむり　道すじがはっきり見える

どれもまっすぐです。曲がった光を見たことはありません。

そして、この性質からかげができる理由が説明できます。

もし光が曲がって進めるなら、物の後ろに回りこんでしまい、かげはできません。まっすぐ進むからこそ、かげができるのです。

前の単元「太陽とかげ」で学んだことが、ここで理由まで理解できます。

鏡ではね返す

光は、鏡に当たるとはね返ります。これを反射（はんしゃ）といいます。

この単元では、鏡を使って光を思った方向へ送る実験をします。

鏡の向きを変えると、光の当たる場所も変わります。鏡を少し動かすと、遠くの光は大きく動きます。

そして、こんな実験もできます。

• 鏡を2枚使ってリレー　1枚目から2枚目へ、そして的へ
• 光を1か所に集める　何枚もの鏡で同じ場所を照らす
• かげの中を照らす　日かげに光を送りこむ

とくに光を集める実験が重要です。

光を集めるほど、明るく、あたたかくなる。これがこの単元の重要な結論です。

ここでも、前の単元で学んだ条件をそろえる考え方を使います。鏡の枚数だけを変えて、当てる場所・時間・天気は同じにする。そうして初めて比べられます。

虫めがねで集める

鏡よりもっと強力に光を集められるのが虫めがね（凸レンズ）です。

虫めがねを紙にかざすと、光が小さな点に集まります。この点を小さくするほど、明るく、熱くなります。

黒い紙なら、しばらくするとけむりが出て、こげます。太陽の光だけで、火がつくほどの熱さになるのです。

そして、虫めがねが「ものを大きく見せる道具」でもあることに気づきます。光を曲げているから、大きく見えるのです。

「まっすぐ進む」と言いましたが、ガラスや水に入るときは曲がります。これを屈折（くっせつ）といい、中学で詳しく学びます。3年生では「レンズを通ると集まる」ことだけおさえます。

明るさと温度の関係

実験から分かった結論を整理します。

これは重要な発見です。光にはエネルギーがあるということだからです。

身のまわりで、この性質が使われている例があります。

とくにソーラークッカーは、この単元の実験そのものです。大きな鏡で太陽の光を集め、その熱で料理をします。燃料がなくても調理できるので、災害時や電気の届かない地域で使われています。

そして、色による違いも学びます。

• 黒　光をよく吸収する → あたたまりやすい
• 白　光をはね返す → あたたまりにくい

夏に白い服を着ると涼しいのは、この性質のためです。逆に、冬の黒い服はあたたかい。科学が生活の知恵とつながる例です。

実験のやり方

光の実験は、天気に左右されます。準備のコツがあります。

1. 晴れた日を選ぶ　くもりでは光が弱い
2. 時間帯を考える　正午前後が光が強い
3. 同じ日・同じ時間に比べる　条件をそろえる
4. 温度計で測る　「あたたかい」より数値で
5. 記録を残す　温度・時間・鏡の枚数

とくに③同じ日・同じ時間が大事です。鏡1枚を午前中、3枚を午後に測ったら、太陽の高さが変わっているので比べられません。

また、温度計で数値を出すことも3年生では求められます。「あたたかくなった」ではなく「20度から28度になった」。数値があると、はっきり比べられます。

そして、記録用紙にはこう書きます。

この形式は、4年生・5年生・6年生でずっと使います。3年生のうちに慣れておくと、後がスムーズです。

つまずきやすいところ

その1　光が曲がると思っている

かげの説明で混乱する。
暗い部屋で懐中電灯を使うと、光の道すじが見えます。まっすぐであることを目で確かめると納得します。

その2　鏡の向きの調整が難しい

思った場所に光を当てられない。
これは慣れです。少しずつ動かすこと、そして遠くの的ほど大きく動くことを知っておくと調整しやすくなります。
2人組で「もう少し右」と声をかけ合うとうまくいきます。

その3　「明るい」と「あたたかい」を別々に考える

光が熱を運ぶことに気づかない。
温度計で測ると、はっきりします。明るい場所ほど温度が高い、という数値の対応を見せると理解できます。

やってみよう