光の屈折(スネルの法則)
光が異なる物質に入るとき進む向きが折れ曲がる仕組みと、全反射を可視化します。
40°
1.00
1.33
入射角 θ₁
—
屈折角 θ₂
—
臨界角(全反射の境目)
—
光は物質によって進む速さが変わります。速さの違いを表すのが 屈折率 n(大きいほど光が遅い)。
境界で光が折れ曲がる量は スネルの法則
・屈折率の大きい物質へ入る → 法線側へ折れる(θ₂ < θ₁)
・屈折率の小さい物質へ出る → 法線から離れる。角度が大きすぎると全反射して出られない (光ファイバーの原理)。
境界で光が折れ曲がる量は スネルの法則
n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂ で決まります
(θ は法線からの角度)。・屈折率の大きい物質へ入る → 法線側へ折れる(θ₂ < θ₁)
・屈折率の小さい物質へ出る → 法線から離れる。角度が大きすぎると全反射して出られない (光ファイバーの原理)。
いま何が起きている?
ここがポイント
- 屈折率の大きい(光が遅い)物質ほど、光は法線側に強く折れ曲がる。
n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂── 両辺が等しくなるように屈折角が決まる。- 屈折率の小さい側へ出るとき、入射角が臨界角を超えると全反射(光ファイバー・ダイヤの輝き)。