反射の法則

平面波（波面が平面で，波面に垂直な方向に伝播する波）が，ある面に向かって進んできます．

そして，反射してきます． を入射角， を反射角と呼びます． 「そんなの知ってるよ〜． でしょ？」という声が聞こえてきそうですが，どうしてそうなるか，考えたことがありますか．

最初から丁寧に考えていきましょう．

波面が に到達するまでは，何事もなくまっすぐ進んできます．では， を通る波面はどうなるでしょうか． 点 で反射した波は，点 の方が点 まで進む間に，それと同じ距離つまり だけ進むことは分かりますが， どちらの方向に進むか分かりません．点 を中心とした半径 の半円のどこかにいることになりますから，その半円を図示しておきます．

平面波は，波面に垂直な方向へ伝播しますので，点 から半円に引いた接線が，新しい波面 となることが分かります （中心からある点（ここでは点 ）を結ぶ線分（ ）と，その点に接する接線（ ）は垂直に交わりますね）．

その後はそのまままっすぐ進んでいきます．

さて，入射角 と反射角 がどのような関係にあるかを考えてみましょう．

と が直角三角形であることから，

となります．

より，

と分かるので，

と求まります．

固定端反射と自由端反射

波がある媒質にぶつかって反射する時には，その点で媒質が固定されているかどうかによって，様子が異なります． 適当なひもが用意できる場合は，以下に紹介する簡単な実験ができますので，ぜひやってみてください．

固定端反射

固定端反射の場合，反射する点をぎゅっとつかんで固定しておきます．

反射する点でない方を持っている人が，波を1つ送ります．

波が伝わっていきます．

ひっくり返って戻ってきます．両端を固定端にして波を送ると，以下のようになります．

自由端反射

自由端反射の場合，反射する点は輪にして，棒に通すなどして，図中矢印の方向に自由に動けるようにしておきます．

反射する点でない方を持っている人が，波を1つ送ります．

波が伝わっていきます．

ひっくり返ることなく戻ってきます．両端を自由端にして波を送ると，以下のようになります．