鏡はどうして物を映す？反射のしくみ
鏡に自分の顔や周りのものが映るのは、物から届いた光が鏡ではね返り、私たちの目に入るからです。この光のはね返りを「反射」といいます。鏡は光を決まった向きにはね返しやすいので、物の形や色をはっきり映すことができます。
鏡に物が映るまで、光はどこを通る？
私たちが普段見ている顔や服、机などは、自分で光を出しているわけではありません。太陽や照明から来た光が物に当たり、そこからはね返った光が目に入ることで、形や色が見えています。
鏡を見るときは、その光がもう一度はね返ります。例えば、鏡に顔が映るまでの流れは次のようになります。
- 太陽や照明の光が顔に当たります。
- 顔からはね返った光の一部が鏡に向かいます。
- 鏡で反射した光が目に届き、鏡の中に顔があるように見えます。
つまり、鏡が物を映すには、物を照らす光と、その光が目まで届く道筋が必要です。周囲が真っ暗で光が届かなければ、鏡があっても顔を見ることはできません。
鏡で光がはね返る角度には決まりがある
光が鏡に当たったとき、どちらの向きへ反射するかは、光が入ってきた向きで決まります。鏡にまっすぐ向かってきた光は、まっすぐ戻る向きへ反射します。斜めから来た光は、反対側へ斜めにはね返ります。
ここには「入射角と反射角が等しい」という決まりがあります。「入射角」は鏡へ向かう光の角度、「反射角」は鏡から出ていく光の角度です。どちらも、鏡の面に垂直な線を基準に測ります。
鏡を少し傾けると、反射する光の向きも変わります。手鏡の角度を変えると、顔ではなく天井や後ろの景色が映ることがあるのは、このためです。
白い紙も光を反射するのに、なぜ顔は映らない？
光をはね返すのは鏡だけではありません。白い紙や壁も光を反射しているため、私たちはその色を見ることができます。それでも普通の紙には顔がはっきり映りません。
違いは、光がはね返る向きにあります。鏡の反射する面はとてもなめらかで、同じ向きから来た光を規則正しくはね返します。そのため、顔の目や鼻など、それぞれの場所から来た光の向きの違いが保たれ、形が分かります。
一方、紙の表面には目に見えない細かな凹凸があります。光はさまざまな方向へ散らばって反射するので、顔の形を表す光の並びが保たれません。これを「乱反射（らんはんしゃ）」といいます。
磨いた金属に顔が映ることがあるのも、表面がなめらかで、光が規則正しく反射しやすいからです。
一般的な鏡の裏側には何がある？
家庭でよく使われるガラス製の鏡は、透明なガラス板の裏側に、光をよく反射する薄い銀の膜をつけて作られています。ガラスを通った光が銀の膜ではね返り、もう一度ガラスを通って目へ届く仕組みです。
銀の膜が傷んだり変色したりしないように、裏側には保護用の塗料なども重ねられています。ガラスの面が平らで、反射する膜も均一であることが、姿をゆがませずに映すために大切です。
なお、鏡には金属を磨いたものなどもあります。物を映すために必要なのは、光をよく反射する、なめらかな面があることです。
鏡の奥に、もう一人の自分がいるように見えるのはなぜ？
鏡の前に立つと、自分の顔が鏡の表面ではなく、その奥にあるように感じられます。これは、反射した光が目に入ったとき、私たちが「光はまっすぐ進んできた」と受け取るためです。
実際の光は鏡の表面ではね返っていますが、その道筋を鏡の奥へまっすぐ延ばして考えると、そこに顔があるように見えます。こうした見かけの像を「虚像（きょぞう）」と呼びます。
平らな鏡では、鏡から顔までの距離と同じだけ、鏡の奥に顔があるように見えます。もちろん、鏡の奥に本当の顔があるわけではありません。鏡の前で自分の手を動かすと、奥に見える手も一緒に動くのは、反射する光の道筋が変わるためです。
鏡が曲がっていると、映り方も変わる
平らな鏡には、基本的に物がそのままの大きさで映ります。一方、表面が曲がった鏡では、場所によって光の反射する向きが変わるため、大きさや形が違って見えることがあります。
道路のカーブミラーは表面が外側へふくらんでいて、物は小さく映りますが、広い範囲を一度に見渡せます。逆に、スプーンの内側のようにへこんだ面では、近くの顔が大きく見える場合があります。
この違いも、光が鏡に当たる角度によって、はね返る向きが決まることから生まれます。鏡は光を反射させ、その光を目に届けることで、私たちに物の姿を見せているのです。