屈折角

屈折角

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 光が異なる物質の境界を通過して折れ曲がって進む際、その屈折した光(屈折光)と境界面に立てた垂直な線(法線)との間にできる角度のこと。
  • 入射角の大きさに伴って変化し、光が進む物質の組み合わせ(屈折率の差)によって入射角との大小関係が決定される。
  • 水中から空気中へ光が進む際など、入射角が一定の角度(臨界角)を超えると屈折角が90度よりも大きくなり、光がすべて反射する「全反射」が起こる。

解説

光が空気から水やガラスなどの異なる物質へ進む際、その境界で光の進む向きが変わる現象を「屈折」と呼びます。このとき、境界面に対して垂直に引いた「法線」と入射光がなす角を「入射角」、法線と屈折した後の光(屈折光)がなす角を「屈折角」といいます。

屈折角の大きさは、物質の屈折率によって変化します。例えば、空気中から水やガラスのように屈折率がより大きい(光が進みにくい)物質へ光が入る場合、光は法線側に近づくように曲がるため、屈折角は入射角よりも小さくなります。逆に、水やガラスから空気中へ光が出る場合は、屈折角は入射角よりも大きくなります。

コラム

屈折の性質を利用したものに、凸レンズプリズムがあります。凸レンズでは光源の位置(焦点距離の何倍か)によって屈折角が規則的に変化し、光の集まり方が変わることで実像虚像を結びます。また、プリズムは光の色(波長)によって屈折角がわずかに異なる性質を利用して、白い光を虹のような色の帯に分けることができます。

小学生のみなさんへ

光が空気から水やガラスの中に入るとき、まっすぐ進まずにカクッと折れ曲がります。この現象を「屈折くっせつ」といいます。

光が折れ曲がったあとの進み方と、水の面などにまっすぐ立てた線との間の角度を「屈折角」と呼びます。空気から水に入るときは、光は少し内側に曲がるので、屈折角は入ってきたときの角度(入射角)よりも小さくなります。

お風呂に入ったときに自分の足が短く見えたり、水に入れたストローが折れて見えたりするのは、この屈折角のせいで光の進む向きが変わっているからなのです。

ルラスタコラム

ダイヤモンドがキラキラと美しく輝くのは、光の屈折がとても大きく、入った光が外に逃げにくい「全反射」という現象が起きやすいようにカットされているからなんですよ。

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