光波24年度�A（光の屈折）

１．導入

前回は光の速さを学習しました。今日は屈折ですが， そもそも「どういうところで屈折なんて現象が起こるんだっけ？」。
→そうです。波の速さが変わるところで屈折が起きます。
物質によって光の速さが違うので，その境界で屈折が起こります。

※フィゾーの問題を先にやりました。

２．光の屈折の演示実験

演示実験�@（半円形ガラスでの屈折）
まず，これをみてください。光を空気中からこのガラスに入射します。 すると，光が屈折しているのがわかります。空気よりもガラスのほうが 光の速さが遅いので，屈折角が小さくなるように曲がります。

そして，屈折と同時に反射も起こっています！。 屈折と反射はセットなのです。

授業では点状のレーザーポインターと線状になって出る レーザーポインターを併用しています。どうしてもいろいろな場所での反射光により 半円自体が光ってしまい写真がうまく取れない。

３．光の屈折の説明

さて，屈折の法則をもう一度式で示しておきましょう。

ここで，新しく出てくるのは「絶対屈折率」という言葉です。
ある物質の絶対屈折率とは，真空からその物質に光が入射したときの屈折率です。
つまり，真空での光の速さをその物質での光の速さで割ったものです。n1＝c/c1
よって，媒質１での光の速さは，c1=c/n1　になります。

媒質１から２に入射する際の相対屈折率n12を絶対屈折率で表すと，
n12＝c1/c2＝(c/n1)/(c/n2)＝n2/n1　となります。
なんだかゴチャゴチャしてきました。僕もよく「どっちが分子だったかなー」と忘れます。
しかし，思い出す際のポイントを教えます。

相対屈折率はn1/n2だっけ？n2/n1だっけ？と迷ったら，n1sinθ1＝n2sinθ2を変形する。
c1=n1×cだっけ？c1=c/n1だっけ？と悩んだら，絶対屈折率は１以上で，真空よりも速くないんだから， c1=n1×cはあり得ないな。というように思い出すと良いでしょう。

４．問題演習（光の屈折）

では問題演習をやりましょう。

解答です。

もう一問。

解答です。

このように，入射した光と出て行く光は平行になります。
これは「光の逆進性」を示しているといえるでしょう。 進む向きを逆にしても同じ経路をたどるわけです。 実際にやってみると次のような写真になります。

演示実験�A（油の中でガラスは消える）
次にこれを見てください。ただビーカーにサラダ油を入れただけです。
しかしよーく見えるとわかってしまうかもしれませんが，何も入ってないですよね！？

実はこの中に･･･ほら，この通りガラスが入っていたのです。

なぜ油の中のガラスが見えないかというと， 油とガラスの屈折率はほぼ同じであるため（約1.5）， その境界ので反射がほとんどなくなるからです。
反射しなければ，そこからの光は目に届かないので， そこに境界があることはわかるはずありません。 物体があることを認識するということは，その物体からの光が目に届いていることが原因です。 ですので，透明人間になりたいのであれば，透明だけではだめで， 空気と屈折率が同じでないと， 「何か透明だけど物体があるなー」という感じになってしまうと思います。

５．まとめ

今日は屈折を学習しました。入射角と屈折角を用いれば， 簡単にガラス内での光の速さが求まります。 物質内で何が起こって光のスピードが落ちるんでしょうか？ これは難しい問題です。

授業を終えて。。。
ここは波の性質でやっているので抵抗感はないし， 光であれば実際に目で見ることができるので理解しやすい。

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