片面を黒くしたガラス板が万華鏡の鏡に使える理由は

Question

平らなガラス板の裏側に黒い紙などを置いても普通の意味で鏡にはなりませんが、万華鏡の内面に張る鏡の役目はするようです。この違いはどこにあるのでしょうか。あまり本質的なことではないのでしょうか。

lazydog1 · Accepted Answer

鏡は物体に当たった光が反射するからこそ見えますね。暗い所で鏡に光を照らしても自分の顔は見えず、自分の顔に光を照らせば鏡に映って見えます。なお、鏡に当てた反射光が自分の顔に当たって、それがまた鏡に反射して見えることもありますが、鏡だけに光を当てても無理です。

つまり、鏡が物を映すのは物に当たった光の反射によるものです。では反射はどういうときに起こりやすいかが問題になります。確かにガラスの後ろに黒い紙を置いても、普通の鏡ほどは見えません。黒い紙はガラスを通ってきた光を吸収してしまうからです。それでも少しだけはガラスが光を反射して、多少は見えます。

万華鏡で見るときの反射光は、筒の底から入った光がガラスに反射します。。このとき、筒が底に対して長めであるため、反射光は万華鏡の鏡に対して浅い角度で入射した光が反射しています（なお入射した光の角度で光は反射光されます）。

実は、ガラスの光の反射は、入射する光の角度が浅いほど強く起こりやすいのです（水などでも同じ）。角度が深いと反射があまり起こらず、ガラスを通って行ってしまいます。もしガラスの裏側が銀色なら、そこで反射されますが、黒いと光は吸収されます。

しかし、繰り返しになりますが、万華鏡で見える反射光はガラスに対して浅い角度で入ってきた光です。角度が浅いので、ガラス表面（さらにガラスの反対側の表面）でかなり反射されます。つまり、浅い角度でガラスを使えば鏡のようになるのです。

ガラスの裏側になる黒い紙にはあまり届かず、従って吸収される光も少なくなります。この黒い紙の役割は、ガラスの裏側から入ってくる光を遮断することです。

もしガラスの裏側からも光がたくさん入って来ると、その光で万華鏡の中が明るくなりすぎてしまい、万華鏡の底から入ってガラスで反射される光が目立たなくなってしまいます。

万華鏡は底に置いた小さな色紙を、底から入ってくる光を使い、ガラスの反射も使いながら見るものですから、底からの光以外で万華鏡の中が明るくなってしまうと、底からの光で見たいものが見えなくなってしまいます。

だから黒い紙を使ってガラスの裏からの光を遮り、万華鏡の中を暗くするんですね。黒い鏡はガラスを鏡のようにするものではないのです。映画館で映画を上映するときは館内を暗くするのと、ちょっと似たことかもしれません。

omi3_ · Answer

コントラストの問題ですね。

見たい光は一定でも、それ以外の光が減ると、

良く視認できるようになります。

裏を黒くすれば、それ以外の光を吸収するのでしょう。

余談
文章って長いほど判らなくなるんですね。

ORUKA1951 · Answer

＞平らなガラス板の裏側に黒い紙などを置いても普通の意味で鏡にはなりませんが、
　もうすこし観察してみましょう。
・車の窓ガラスからの反射で太陽が見えませんか？
・釣りのとき透明な水の中の魚が見え難くありませんか？
・ガラス越しに昼間は室内見えないのに、夜は丸見え・・・カーテンを閉める。
　　密度の異なる物体の境界を光が通り過ぎるときに、
密度が大きい物に侵入するときは、一部が反射します。
　ガラス板を紙の上に立てて文字を反射させてみる。
密度が小さい物から侵入する場合は、ある角度を過ぎると全反射します。
　コップに水を入れて斜め下から水面を観察する。

＞平らなガラス板の裏側に黒い紙などを置いても
　透過してくる光がないために反射光だけが見える。
　手鏡を使うと文字が二重に見える。

※鏡と異なり、何度も反射される周囲は極端に暗くなるはずです。
　これは密度差による表面反射は偏光しているからです。偏光眼鏡かレンズをお持ちでしたら、ガラス面からの反射を偏光板を回転させると消えることでわかります。
　金属からの反射は偏光していません。
　⇒偏光 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%81%8F%E5%85%89 )

古代の鏡は金属の表面鏡ですから像は二重になりませんしとても明るいです。私たちが日常で使用している鏡より高性能です。天体観察で使用する反射望遠鏡の鏡は表面鏡です。

・釣で使用するサングラス(偏光眼鏡)は水面からの反射のみ取り除きます。
・蜃気楼のひとつ逃げ水は偏光眼鏡で見ても暗くなりません。本当の水なら暗くなる。
・青空も偏光しています。蜂や蟻は青空を見ただけで東西南北がわかります。

kamobedanjoh · Answer

内面と外面の定義がハッキリしません。
此処ではガラス板を三角形に組み立て、三角で囲まれた部分を内面、解放されている面を外面と定義します。
外面に張られた黒い紙などが、内面への光の侵入を妨げます。内面のガラス板は光を反射しますから、万華鏡としての役割を果たします。外面から光が侵入すれば、内面での反射光が認識出来なくなります。
光の吸収と反射の性質を巧みに利用しています。

片面を黒くしたガラス板が万華鏡の鏡に使える理由は

鏡は物体に当たった光が反射するからこそ見えますね。

コントラストの問題ですね。

＞平らなガラス板の裏側に黒い紙などを置いても普通の意味で鏡にはなりませんが、

内面と外面の定義がハッキリしません。

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　鏡は物体に当たった光が反射するからこそ見えますね。