しろい かみに ライトを あてると、あかるく 見えます。ひかりを たくさん かえして いるからです。

ある しりょうの だいひょうてきな あたいでは、ぎんの めんが かえす ひかりは 93パーセント、しろい かみは 85〜91パーセントです。ほとんど おなじ です。

それでも、かみに かおは うつりません。

ちがいは、おもての めんが たいらかどうかです。かみの おもては、かがみに くらべると でこぼこ して います。ひかりは、でこぼこの ところごとに ばらばらの むきへ とびます。かがみは たいらなので、ひかりが おなじ むきに そろって かえり、かおの かたちが のこります。

では、ぎんや アルミは、どうして ひかりを そんなに よく かえすのでしょう。

白い紙にライトを当てると、明るく見えます。光をたくさん返しているからです。では、紙も鏡のように光をはね返しているのに、なぜ顔は映らないのでしょう。

パナソニックの照明の資料にある反射率の目安を見ると、代表値として、磨いた銀の面で93%、アルミを電解研磨した面で90〜95%（どちらも真上から光を当てたとき）です。そして白い紙（奉書）は、85〜91%と書かれています［2］。光の量だけを比べると、白い紙は鏡にかなり近いのです。

分かれ目は、光が返っていく向きです。表面が鏡や窓ガラスのように十分に平らなときは、光が一つの方向にだけはね返ります。これを鏡反射（正反射）といいます。表面に凹凸があると、凹凸の一つ一つで別の方向にはね返る乱反射になり、像はぼやけてしまいます［1］。

紙の表面は、鏡に比べれば凹凸だらけです。だから光は四方八方に散って、明るくは見えても、顔の形は残りません。

ただし、鏡でも100%返しているわけではありません。残りは吸収されます。数字は資料の目安で、波長や膜の状態によって変わります。

平らにすれば、どんなものでも鏡になるのでしょうか。窓ガラスも平らですが、向こう側が見えます。鏡になるには、光を通さず返す材料が必要です。そこで出てくるのが金属です。

鏡に顔が映る理由を「光をよく返すから」と考えると、すぐ行きづまる。パナソニックの照明資料にある反射率の目安では、鏡のような正反射性の材料は垂直に光を当てた値で、磨いた銀の面が93%、アルミを電解研磨した面が90〜95%である。ところが、白い紙（奉書）でも代表値は85〜91%を示す［2］。反射する光の総量だけなら、白い紙は鏡に迫る。

差を作るのは、反射の向きの揃い方だ。表面が鏡や窓ガラスのように十分に平らなら、光は一つの方向にだけはね返る鏡反射（正反射）になる。表面に凹凸があれば、各点で別の方向へはね返る乱反射になり、像はぼやける［1］。紙の表面は鏡に比べて凹凸が大きいため、光は散らばって明るくは見えても、顔の形を保って届けることができない。

ここで注意が要る。この数値は一つの資料の代表値であり、反射率は波長や膜の状態によって変わる。100%返すわけではなく、残りは吸収される。上の比較は、「光の量は同程度でも、向きが揃うかどうかで像の有無が分かれる」ことを示す大まかな目安として読むのがよい。

では、表面を平らにしさえすれば鏡になるのか。窓ガラスも十分に平らだが、光の大部分を通して向こう側を見せる。像をはっきり返すには、平らな面に加えて、光を内部へ通さず返す材料が要る。その候補が金属である。

きんぞくの 中には、じゆうに うごける 小さな つぶが たくさん あります。電子でんしです。「じゆうでんし」と よばれます。

ひかりが あたると、この でんしが ひかりと おなじ ふるえかたで ゆれます。すると、ひかりは きんぞくの おくまでは すすめません。ひょうめんの ちかくで、でんしの ほうから おなじ ひかりが とびだして きます。

トランポリンに ボールを なげると、はねかえって きますね。きんぞくの めんは、ひかりに とって その トランポリンのようなもの です。ただし ほんとうは、ひかりは ボールでは なく、なみの なかま です。たとえは、わかりやすく した ものです。

でんしは、いろいろな いろの ひかりに こたえます。だから ぎんや アルミは、どの いろも よく かえして ぴかぴか 光ります。きんや どうは、一部の いろを かえしにくいので、いろが ついて 見えます。

では、いえの かがみの 中では、この きんぞくは どこに ついて いるのでしょう。

金属の表面が光る理由は、金属の中にある自由電子で説明されます。自由電子は、金属の中を自由に動き回れる電子です。

光が当たると、自由電子は光と同じ振動数で揺れ、光の波を打ち消すように動きます。そのため光は金属の表面近くまでしか入れず、電子のほうから同じ波長の光が放たれます［3］。外から見ると、光が金属の表面で跳ね返ったように見えます。

自由電子は、可視光線や赤外線など幅広い波長の光に反応できます。特定の色だけでなく、さまざまな色の光に応じるので、金属は強く光る金属光沢になります。銀やアルミのように幅広い色をよく返す金属は、色をほとんど変えずに映します。金や銅は一部の色を返しにくいので、色づいて見えます。

たとえるなら、トランポリンにボールを投げると跳ね返ってくるようなものです。ただし光は粒ではなく波ですし、この説明は仕組みをかなり簡単にしたモデルです。「光が金属に吸い込まれて出直す」と考えるのは、この説明とは違います。

では、家の鏡の中では、この金属はどこについているのでしょうか。鏡をよく見ると、ガラスの奥に思わぬ仕掛けがあります。

金属が像をはっきり返せる理由は、自由電子で説明される。自由電子は、金属の中を動き回れる電子で、可視光線や赤外線など幅広い波長の光に反応できる。光が当たると、自由電子が光と同じ振動数で振動して光の波を打ち消す。その結果、光は金属の表面近くまでしか入りこめず、電子が同じ波長の光を放出する［3］。

幅広い波長に応じることが、金属光沢の理由でもある。ある色だけを返すのではなく、さまざまな色の光をまとめて返すため、銀やアルミのように幅広い色をよく返す金属は、特定の色に染まらず光って見える。金や銅は一部の色を返しにくく、色づいて見える。

ただし、この説明は簡略化したモデルだ。「光が金属に吸収されてから再び出てくる」とそのまま読むのは、正確ではない。実際の反射率は金属ごと、波長ごと、表面の状態ごとに異なり、前の章の目安のとおり、返らずに吸収される光も残る。「金属はすべての光を完全に返す」という意味ではない。

この性質のおかげで、金属の薄い膜は、光を通さずに返す層として使える。では、実際の鏡では、その膜はどこにあるのか。ガラスと金属膜の位置関係が、鏡の見え方に意外な形で現れる。

いえの かがみは、ガラスの うらがわに ぎんの うすい まくを つけた もの です。ぎんは ひかりを よく かえすので、きれいに うつります。

ところが、ガラスの おもての めんも、すこしだけ ひかりを かえします。だから かがみに とても ちかづくと、ものが ふたつに 見える ことが あります。

ひとつは ガラスの おもての めんが うつした すがた、もうひとつは ぎんの めんが うつした すがた です。

では、ぎんの まくの ない むかしの かがみは、なにで できて いたのでしょう。

一般的な鏡は、ガラスの裏側に銀（またはアルミ）の金属膜をつけたものです。銀は光の反射率が高いので、きれいに映ります［1］。

ガラスの表面も、わずかに光を反射します。そのため、鏡にごく近づくと、像が二重に見えることがあります。表面で返った光と、奥の銀で返った光が、少しずれて目に届くからです。

二重の像は、最後の章の「やってみよう」で確かめられます。

ところで、金属を鏡にするという考え方そのものは、ガラスの裏に銀をつける方法よりずっと古くからあります。人は最初に、何を磨いて顔を映したのでしょうか。

一般的な鏡は、ガラスの裏側に銀、またはアルミの金属膜をつけたものだ。銀は反射率が高いので、きれいな像になる［1］。見る側から言えば、光はまずガラスを通り抜け、奥の金属膜で返されて、もう一度ガラスを通って目に届く。

ここで、ガラス自身の表面も光をわずかに反射する点が効いてくる。鏡にごく近づくと、像が二重に見えることがある［1］。ガラスの表面で返った光と、奥の金属膜で返った光が、別々の面からそれぞれ像を作るためだと説明される。

この点は、鏡の像の大部分が金属膜の反射でできていることも示している。表面のガラスの反射は弱く、金属膜の反射が強いので、普段は金属膜の像だけが目立つ。二重の像は、像と実物がごく近い位置にあるとき見えやすい。

金属の面を鏡にする、という発想自体は、ガラスの裏に銀をつけるやり方より、ずっと古い。次に、人が最初に何を磨いて顔を映そうとしたのかを見る。

むかしの かがみは、まず 水の おもて、つぎに みがいた 石や きんぞく だった と 言われます。

トルコの チャタル・ヒュユクと いう ところから、およそ 8000年 まえの、みがいた 黒曜石こくようせきの まるい いたが 見つかりました。くろい 火山ガラスの いしです。これは「いちばん 古い かがみ」と よばれて きました。

ただ、ほんとうに かがみに つかったのかは、はっきり しません。

ちゅうごくでは、むかしから 青銅せいどうで できた かがみが つくられて いました。

みがいた きんぞくは ひかりを かえしますが、ずっと 使うには、みがきなおす ひつようが あります。ガラスの うらに ぎんを つける ほうほうは、どう 生まれたのでしょう。

鏡の歴史は、水面を覗きこむところから始まったといわれます。次に、磨いた石や金属が使われました［4］。

トルコのチャタル・ヒュユクからは、約8000年前（紀元前6000年ごろ）の、磨いた黒曜石の円盤が出ています。黒い火山ガラスを磨いたもので、「最古の鏡」と呼ばれてきました。ただし、鏡として使われたのかは確定していません［5］。

東アジアでは、中国で青銅の鏡が古い時代から作られたとされます［4］。青銅は銅を主とする金属で、磨けば表面が光ります。

石や青銅の鏡は、磨いて平らにした面が光を返す仕組みでした。ガラスの裏に金属膜をつける今の方法が生まれたのは、ずっと後のことです。

では、その方法は、どうやって見つかったのでしょうか。

人が最初に使った鏡は、水面だったとされる。次に磨いた石、さらに金属が使われた［4］。

なかでも、トルコのチャタル・ヒュユクから出た、約8000年前（紀元前6000年ごろ）の磨いた黒曜石の円盤は「最古の鏡」と呼ばれてきた。しかし、用途が鏡だったかどうかは確定していない［5］。したがって、「世界最古の鏡」と言い切るのではなく、「鏡と考えられてきた」と読むのが安全だ。

一方、東アジアでは、中国で青銅の鏡が古い時代から作られたとされる［4］。青銅は銅を主とする合金で、磨くと金属光沢が出る。第2章で見たとおり、自由電子が光を返すので、磨いて平らにすれば像が映る。黒曜石は金属ではなくガラスなので、反射の起こり方は別になるが、磨いた平らな面で正反射が起きる点は共通する。

石や青銅の鏡は、磨いた面そのものが反射面だ。面が傷んだり曇ったりすれば、像も悪くなる。ガラスの裏に金属膜をつける方式は、どんな工夫から生まれたのか。

むかし、イタリアの ヴェネツィアでは、すずと すいぎんを つかった うらばりの ガラスの かがみが つくられたと いわれます。つくるのに、1か月ほど かかったそうです。いつごろかは、14せいきとも 16せいきとも いわれ、はっきり しません。

1835年に、ドイツの化学者かがくしゃリービッヒが、あたらしい ほうほうを 作りました。ぎんの くすりを ガラスに かけて、べつの くすりの ゆげに あてると、ガラスの 上に ぎんが できます。ガラスの ひょうめんに ぎんを ださせる ほうほうを、はじめて 作ったのです。

いまは、くうきの ない ところで アルミを きたいに して、ガラスに うすく つける ほうほうも あります。望遠鏡ぼうえんきょうの かがみに つかわれます。

ウィキペディアによれば、ヴェネツィアのガラス職人が、錫と水銀の合金（錫アマルガム）を裏張りしたガラスの鏡を作ったとされ、約1か月の工程が必要でした。ただし、年は資料によって14世紀から16世紀まで幅があり、はっきりしません［4］。

転機は1835年です。ドイツの化学者リービッヒが、硝酸銀のアンモニア溶液をガラスにかけ、ホルムアルデヒドの蒸気にさらして、ガラスの面に金属の銀を出す方法を開発しました［6］。ガラスの上で化学反応を起こして銀の膜を作る、という考え方の出発点です。

もう一つの方法が真空蒸着です。真空の中でアルミを蒸発させ、ガラスの面に薄い膜をつくり、酸化ケイ素の膜で保護して反射率を上げます。天体望遠鏡の反射鏡のメッキに使われています［7］。

黒曜石の円盤から、青銅、銀、アルミへ。材料は変わっても、光を中に入れず、平らな面で返す、という鏡の条件は変わっていません。

ガラスの裏に金属をつける方法のうち、古い例とされるのが、ヴェネツィアのガラス職人による錫アマルガム（錫と水銀の合金）の裏張りの鏡だ。約1か月の養生が必要な工程だったという。ただし、年は資料により14世紀から16世紀まで幅があり、二次資料で見ているため、確かな年は決めにくい［4］。

転機は、化学の方法でガラスの上に銀の膜を作れるようになったことだ。1835年、ドイツの化学者リービッヒは、硝酸銀のアンモニア溶液をガラスにかけ、ホルムアルデヒドの蒸気にさらして、ガラス面に金属の銀を析出させる方法を開発した［6］。ガラスの上で化学反応を起こして銀の膜を作る、という考え方の出発点である。

もう一つの方向が、真空蒸着である。真空中でアルミを蒸発させてガラス面に薄い膜をつくり、酸化ケイ素の被膜で保護して反射率を上げる。この方法は天体望遠鏡の反射鏡のメッキに使われている［7］。

こうして見ると、材料は黒曜石、青銅、銀、アルミと変わっても、条件は共通している。表面が十分に平らで、光を内部へ通さず返す材料であること。第1章の紙と第2章の自由電子の話が、そのまま歴史の流れに重なる。

やってみよう 1：アルミホイルを ぴんと のばして、つるつるの ほうの めんに かおを ちかづけて みます。ぼんやり うつります。

つぎに、ホイルを くしゃくしゃに して、また ひろげます。おなじ ように 見ると、うつりかたが ばらばらに なります。おなじ きんぞくでも、めんが でこぼこだと、ひかりが ばらばらの むきへ かえるからです。

やってみよう 2：うちの かがみに、ゆびの つめを さわらないで、ぎりぎりまで ちかづけます。つめと、かがみの 中の つめの すがたの あいだに、すきまが 見えるでしょうか。ガラスの あつみの ぶんの すきまが、見える かもしれません。かがみに よって ちがいます。

あなたの うちの かがみは、おもてと うらの どちらに ぎんが ある タイプでしょうか。

やってみよう 1：アルミホイルをできるだけ平らに伸ばし、つるつるした面に顔を近づけてみます。ぼんやりと映るはずです。次に、ホイルをくしゃくしゃにして広げ、同じように見ます。映り方が散らばって、顔の形がほとんど分かりません。金属でも、表面が平らでないと像は崩れます。

やってみよう 2：家の鏡に爪を、触れないようにぎりぎりまで近づけて、爪と、鏡の中の爪の像との間を見ます。ガラスの厚みの分だけ、すき間が見えるかもしれません。鏡によって見え方は違います。

アルミ蒸着をもう少し知りたいときは、キヤノンのサイエンスラボのページが入口になります。反射率の数字を自分の目で見たいときは、パナソニックの照明資料に一覧があります。

黒曜石の鏡は、本当に鏡だったのでしょうか。まだ議論が続いています。

確かめる 1：アルミホイルを平らに伸ばし、光沢のある面で顔の映り方を見る。次に、くしゃくしゃにしてから広げ、同じ位置から見る。金属であることは変わらないのに、凹凸が増えると像が崩れる。第1章の乱反射を、家庭で観察できる形にしたものだ。ホイルの表と裏でつやが違うことがあるので、両面を比べると面の状態の差が見やすい。

確かめる 2：家の鏡に爪を、触れないようにぎりぎりまで近づけ、爪と鏡の中の爪の像の距離を見る。ガラスの厚み分のすき間が見えるかもしれない。第3章の二重像と関わる観察だが、鏡の構造によって見え方は変わる。

資料を読むなら、パナソニックの照明資料の反射率の目安、キヤノンのサイエンスラボ「反射鏡のつくり方」、McGillの記事（英語）、Archaeology Magazine の記事（英語）が入口になる。Archaeology Magazine の記事は、黒曜石の「最古の鏡」をめぐる議論を知るのに役立つ。

ひとつ残る問いは、黒曜石の円盤の使い道だ。鏡なのか、別の道具なのか。議論は続いている。