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光の屈折

光の屈折

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

光の屈折
光が異なる物質の境界を斜めに通過する際に、物質による光の進む速さの違いによって進行方向が変化して折れ曲がる現象

解説

光は真空中で最も速く進みますが、空気、水、ガラスといった物質の中では進む速度が遅くなります。光が異なる物質の境界に斜めに入射すると、この速度差によって波面が伝わるタイミングがずれ、進行方向が折れ曲がります。これが屈折の原理です。

光が屈折する際、入射する側の角度(入射角)と屈折した後の角度(屈折角)の関係は、物質の組み合わせによって決まります。具体的には、光の速さが速い物質から遅い物質へ進むときは、光は境界の垂線(法線)側に寄り、入射角よりも屈折角の方が小さくなります。

光が進む向き 角度の大小関係 曲がり方の特徴
空気から水・ガラス 入射角 > 屈折角 法線に近づくように曲がる
水・ガラスから空気 入射角 < 屈折角 法線から遠ざかるように曲がる
コラム

光がガラス板のような平行な面に斜めに入射する場合、入り口で法線側に曲がり、出口で再び元の角度に戻るため、光の進む道筋は平行にずれます。一方、境界に対して垂直に入射した光は、速度は変化しますが進行方向は変わらず直進します。

また、鏡に映る像は左右が逆になりますが、2枚の鏡を直角に組み合わせて2度反射させると、左右が逆転せずに実物と同じ向きの像が見えるようになります。屈折の応用としては、入射角を大きくしていくと光がすべて反射する「全反射」があり、光ファイバーなどに利用されています。

小学生のみなさんへ

コップに入れた水にストローをさすと、水とのさかい目でストローが折れ曲がって見えますね。これが「光の屈折」です。光は、空気の中と水の中では進むスピードがちがいます。そのため、空気から水に入るときに進行方向がカクンと折れ曲がって進むのです。お風呂の中で自分の足が短く見えたりするのも、この屈折のしわざです。

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