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屈折

屈折

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 光が空気から水やガラスなど、異なる物質の境界を斜めに通過する際、その進行方向が変化する現象。
  • 物質の密度や光の波長(色)によって曲がり方が異なり、レンズやプリズムの仕組みの根幹を成す。
  • 水中にある物体が浮き上がって見えたり、大気の影響で天体の色が変化したりする原因となる。

解説

光が異なる物質の境界を斜めに進むとき、物質ごとに光の進む速さが異なるため、境界線で進行方向が折れ曲がります。これを屈折と呼びます。例えば、空気から水へ光が進む場合、入射する角度(入射角)と曲がった後の角度(屈折角)には一定の法則があり、この関係性はレンズによる像の形成や、水中にある物体の見え方に大きく影響します。

また、屈折の度合いは光の波長によっても変わります。太陽光のような白色光がプリズムを通過すると、波長の短い紫色の光は大きく曲がり、波長の長い赤色の光はわずかに曲がります。この性質によって光が虹色に分かれる現象を「分散」と呼び、凸レンズが光を一点に集める仕組みもこの屈折の原理に基づいています。

コラム

皆既月食の際に月が真っ暗にならず「赤銅色」に見えるのは、地球大気による屈折が関係しています。太陽光が地球の大気を通過する際、大気がレンズのような役割を果たして光を屈折させます。このとき、散乱されにくい波長の長い赤色の光だけがわずかに屈折して地球の影の内側に入り込み、月を照らすため、月が赤っぽく見えるのです。

小学生のみなさんへ

光が空気から水やガラスの中へ進むときに、その境目で進む方向がカクッと折れ曲がることを屈折くっせつといいます。

水を入れたコップにストローを立てると、水面でストローが曲がって見えたことはありませんか?これは、水の中から出てきた光が空気に出るときに屈折くっせつして、私たちの目に届くからです。お風呂の底が実際よりも浅く見えるのも、同じ理由です。

虫めがねとつレンズ)が光を一点に集めることができるのも、この屈折くっせつの力を利用しています。レンズの厚みや形によって、光の曲がり方が変わるという性質を使っているのです。

ルラスタコラム

雨上がりに虹が見えるのも、実は光の屈折が関係しています。空にある小さな雨の粒がプリズムの役割をして、太陽の光を折れ曲がらせることで、いろいろな色に分けて見せているのですよ。

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