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屈折率とは何か? 
 
 
 

性質の上で屈折率は物質の光学的な「密度」をあらわし一般的にnと表示します。 屈折率は光がある物質中を進行するときの「抵抗」の量をあらわします。 光は真空中を 3x108m/sの速度で進みます。光が異なる媒質を
通過するとき媒質の 「抵抗」がc/nの速度に減少させます。ここで「c」は真空中の光の速度で「n」は屈折率です。 一般的な屈折率の値を下の表に示します。

物質
屈折率 (n)
空気
1
1.33
ガラス
1.5

図1は、n=1の物質から別のn=2の物質へ光が通る時の様子を描いたものです。 ここで波長が半分になることに注意してください。前に述べたように波の速度も減少します。 屈折率が異なる為に異なる物質中では速度と
波長が変化します。 しかしながらエネルギー保存則により光の振動数は同じになります。


図1

光の振動数
もうひとつの重要な光の特性はそのエネルギーです。その値は以下の式を用いることで得られます。


図2は屈折率を別の方法で表したものです。人が砂地を歩いて川に向かっていると想像してください。水は砂地よりも移動することが難しいために人が出来るだけ早く移動しようとした場合、最終方向に向かいながらも川を
最も早く通過するためにその方向を変えることになります。 これにより人は川で妨害されること無く目的のコースを歩きつづけることが出来ます。
光も同じように振舞います。これは最小時間の通過経路となります。


図2

屈折率は、それが異なる2つの物質の界面を通過する光の方向を求めることに用いられます。 スネルの法則は屈折率と光の入射・透過の角度の関係を表しています。

スネルの法則

屈折率はある物質中での光の重要な2つの特性(速度と進行する
角度)
を決定します。 この効果は図3のようにコップの中のにある
ストローの反射などで見ることが出来ます。 ストローが不連続に曲がって見えます。これは空気と水の屈折率の違いによるものです。

 

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