屈折の法則：光の曲がり方

屈折とは？

屈折とは、光が異なる媒質を通る際に、その進行方向が変わる現象を指します。

スネルの法則は、屈折現象を数学的に表すために使用されます。光の進行方向の変化は、媒質の光速度や屈折率によって決まります。

スネルの法則は以下の式で表されます。

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

ここで、n₁とn₂はそれぞれ異なる媒質の屈折率を表し、θ₁とθ₂は光線の入射角と屈折角を表します。

屈折の法則により、光は異なる屈折率を持つ媒質を通過すると曲がります。

例えば、光は水から空気へと進む場合、水の屈折率が空気の屈折率よりも大きいため、光は水から出る際に曲がります。このため、水面から見て魚が見える位置と、実際の魚の位置が異なる現象が起こります。

このように、光が空気から水に入る場合は逆に曲がるため、水中に入った魚は実際よりも浅く見えます。

これは、水中で物体が水面に接している場合にも同じです。水中の魚が水面に接しているように見えますが、実際には水面上の魚よりも深くにいるということです。

このように、屈折の法則により、私たちは実際の位置よりも物体が見える位置が異なるという錯覚を生じることがあります。

光の屈折率は、媒質によって異なります。以下に一部の物質の屈折率の一例を挙げます。

・真空: 1.000
・空気: 1.0003
・水: 1.333
・氷: 1.31
・ガラス: 1.5 – 1.9
・ダイヤモンド: 2.42

物質の屈折率は、その物質の光の伝播速度に依存します。光の速度は真空中で一定ですが、物質中では異なる速度で伝播するため、屈折率が変化します。