大人のための再学習：なぜ鏡に自分が映るのか？（光の反射の基礎）
鏡を見つめる不思議
私たちは普段、何気なく鏡を見て身だしなみを整えたり、自分の姿を確認したりしています。そこに映る自分の姿は、まさに「自分自身」ですが、考えてみればこれは不思議な現象ではないでしょうか。なぜ、ガラスの向こう側に自分の姿が現れるのでしょうか。今回は、この身近な疑問「なぜ鏡に自分が映るのか？」を通して、物理学の基礎である「光の反射」について、大人の視点で改めて学んでいきましょう。
光と鏡の性質
まず、鏡に映る現象を理解するために、二つの重要な要素「光」と「鏡」について簡単に触れておきます。
私たちの目に「物が見える」のは、その物から発せられた、あるいは反射された「光」が目に入ってくるからです。太陽や電灯のように自ら光を出す物もありますが、私たちの身の回りの多くの物（机、椅子、服など）は、光を反射することで見えています。
次に鏡です。一般的な鏡は、ガラスの片面に薄い金属（アルミニウムや銀など）の膜が貼られています。この金属膜の表面が非常に滑らかであることが重要です。なぜなら、この滑らかな表面が、目に見える光（可視光線）を効率よく、そして規則正しく跳ね返す（反射する）性質を持っているからです。
光は「跳ね返る」：反射の法則
さて、光が物に当たって跳ね返る現象を「反射」と呼びます。特に、鏡のように表面が滑らかな場合、光は非常に規則的に反射します。この規則性には、二つの基本的な法則があります。これを「反射の法則」と言います。
- 入射角と反射角は等しい：光が鏡に当たる時の角度（入射角）と、跳ね返る時の角度（反射角）は、常に同じになります。これは、鏡の表面に対して垂直に引いた線（法線）を基準にして測った角度のことです。
- 入射光線、反射光線、法線は同一平面上にある：鏡に向かってくる光（入射光線）、鏡から跳ね返る光（反射光線）、そして法線は、同じ一つの平面の上に存在します。
これは、まるでボールを壁に投げつけた時に、壁に当たる角度と跳ね返る角度が同じになることと似ています。ただし、光の場合はもっと精密で、完全に規則的です。
鏡に像ができる仕組み
この反射の法則に従って、光が鏡でどのように振る舞うのかを考えてみましょう。
例えば、あなたの顔のどこか一点（例えば鼻の頭）から出た光（これは、部屋の照明などが鼻に当たって反射した光です）は、様々な方向に進んでいます。その光のうち、鏡に向かって進んだものが鏡に当たります。鏡に当たった光は、反射の法則に従って跳ね返り、あなたの目に届きます。
あなたの顔の様々な点から出た光が、それぞれ鏡で反射して目に届くことで、脳は「鏡の向こう側に、光が出てくる点がある」と認識します。しかし、実際にはその点は鏡の向こう側にはありません。脳は、反射して目に届いた光が、まるで鏡の裏側からまっすぐに来ているかのように錯覚するのです。
この、鏡の向こう側に見える「あたかもそこに物体があるかのように見える点」の集まりが、「像」です。鏡の像は、実際に光が集まっているわけではないので、「虚像（きょぞう）」と呼ばれます。
鏡に映る自分の姿が、鏡との距離と同じだけ鏡の奥にあるように見えるのは、この脳の錯覚によるものです。また、鏡像は左右が反転して見えますね。これは、顔から出た光が鏡で反射して目に届く過程で、空間的な向きが反転するためです。
大人の視点で見る光の反射
光の反射というシンプルな法則は、私たちの生活や現代技術に深く根ざしています。
- 望遠鏡や顕微鏡: 光学レンズと組み合わせて、遠くの星やミクロの世界を見るために使われます。
- カメラ: レンズを通して入った光を反射させ、センサーに結像させる仕組みに反射が関わります。
- 通信技術: 光ファイバー通信は、光をガラスの繊維の中で全反射（特定の条件で起こる反射現象）させることで、情報を遠くまで高速に届けます。
- 太陽炉: 多数の鏡で太陽光を一点に集め、超高温を作り出す再生可能エネルギー技術です。
古代ギリシャのアルキメデスが、反射鏡で敵の船を焼いたという伝説があるように、光の反射に関する知見は古くからありましたが、その法則が明確に示されたのは17世紀のホイヘンスやニュートンといった科学者たちの時代です。彼らは光の性質を探求する中で、反射や屈折といった現象を理解し、光学の基礎を築きました。
身近な鏡に映る自分の姿一つをとっても、そこには基本的な物理法則があり、それが長い歴史を経て私たちの社会を支える技術へと発展しているのです。
まとめ
今回は、「なぜ鏡に自分が映るのか？」という疑問から、光が鏡で跳ね返る「反射」の法則と、それによって鏡の奥に「像」ができる仕組みについて見てきました。
- 物が見えるのは光が目に入るから。
- 鏡は表面が滑らかで、光を規則正しく反射する。
- 光の反射には「入射角と反射角が等しい」という法則がある。
- 鏡の像は、この反射した光によって脳が作り出す「虚像」。
日常当たり前だと思っている現象にも、実はきちんとした科学的な理由があります。少し立ち止まって「なぜ？」と考えてみると、普段見慣れた世界が違って見えてくるかもしれません。私たちの周りには、まだまだ不思議な科学の種がたくさん隠されています。