物理学解体新書

屈折

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屈折とは

物質の境界で屈折する

コップの水にストローを指すと、水面を境にストローが折れたように見える。


これは、光が水中から出て空気中に進むとき、直進できず向きが変わるからである。
この現象を屈折という。
人間は屈折した光で像を見るので、ストローが折れて見えるのだ。


プールの水底が浅く見えることがあるが、これも屈折の影響だ。
そのため、足を入れてみたら、思いのほか深かったということも起こり得る。


水、空気、ガラスなど透明な物質は光を通過させる。
しかし、光が進むスピードは物質によって異なる。
例えば、ガラスの中での光速は、真空中の光速の70%程度でしかない。(ガラスの種類により幅があるが)


ある物質から他の種類の物質へと光が進むとき、境界面で光のスピードが突然変化することになる。
屈折はこの境界面でのスピードの変化が原因で発生する。
だから、水面を境にストローが折れたように見えたのだ。


境界面でスピードが変化すると、なぜ屈折が発生するのか?
その仕組みは、ホイヘンスの原理で説明される。
次ページで、屈折が発生する仕組みを解説する。



屈折の経路

物質の境界面で光の屈折が起こるが、このときの光の経路は下図のようになる。


ただし、下図のように入射光線と同じ側に折れるような屈折は起こらない。


光が逆方向から入射すると、下図のように同じ経路を逆走する。


■次のページ:なぜ光は屈折するのか

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2016/10/27



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