光の屈折は、屈折率の異なる2つの媒体の分離面に光が斜めに入射したときに発生する光学現象です。これが発生すると、ライトは方向と速度を変更します。
屈折は、たとえば、空気から水に光が通過するときに発生します。これは、屈折率が低いためです。水中の体の形が本来あるべき方向からどのようにずれているかを観察すると、プールで完璧に理解できる現象です。
アトマ
それはさまざまな種類の波に影響を与える現象ですが、光の場合が最も代表的であり、私たちの日常生活の中で最も存在感のあるものです。
光の屈折についての説明は、オランダの物理学者、ウィレブロード・スネル・ファン・ロイエンによって提供されました。
光の屈折に特別な注意を払った別の科学者は、アイザックニュートンでした。それを研究するために、彼は有名なガラスプリズムを作成しました。プリズムでは、光がプリズムの1つの面を透過し、屈折してさまざまな色に分解します。このように、光の屈折現象を通じて、白色光が虹のすべての色で構成されていることを証明しました。
屈折の要素
光の屈折の研究で考慮しなければならない主な要素は次のとおりです。-2つの物理的媒体の分離面に斜めに当たる光線である入射光線。-屈折した光線は、媒体を通過し、その方向と速度を変更します。-2つのメディアの分離面に垂直な仮想線である法線。-入射角（i）。これは、法線と入射光線がなす角度として定義されます。-屈折角（r）。これは、屈折した光線と法線が形成する角度として定義されます。-さらに、媒体の屈折率（n）も考慮する必要があります。これは、真空中の光速と媒体中の光速の商です。
n = c / v
これに関して、真空中の光の速度は300,000,000 m / sの値を取ることを覚えておく必要があります。
異なるメディアにおける光の屈折率
最も一般的なメディアのいくつかにおける光の屈折率は次のとおりです。
屈折の法則
スネルの法則は屈折法則とも呼ばれますが、実際には2つの屈折法則があると言えます。
第一屈折法則
入射光線、屈折光線、法線は同じ空間平面にあります。この法律では、同じくスネルによって推論され、反省も適用されます。
屈折の第二法則
2番目の屈折の法則またはスネルの法則は、次の式で決定されます。
n 1 sin i = n 2 sin r
ここで、n 1は光が出てくる媒質の屈折率です。i入射角; n 2光が屈折する媒質の屈折率。rは屈折角です。
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フェルマーの原理
最小時間の原理またはフェルマーの原理から、今見た反射の法則と屈折の法則の両方を推定できます。
この原理は、空間内の2点間を移動する光線がたどる実際の経路は、移動するのに最短時間を必要とする経路であると述べています。
スネルの法則の結果
前の式から推定される直接的な影響には、次のものがあります。
a）n 2 > n 1の場合; sin r <sin io let r <i
したがって、光線が屈折率の低い媒質から屈折率の高い媒質に通過するとき、屈折した光線は法線に近づきます。
b）n2 <n 1の場合; sin r> sin io let r> i
したがって、光線が屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質に通過すると、屈折した光線は法線から遠ざかります。
c）入射角がゼロの場合、屈折光線の角度はゼロになります。
制限角度と全反射
スネルの法則のもう1つの重要な結果は、限界角度と呼ばれるものです。これは、90°の屈折角に対応する入射角に付けられた名前です。
これが発生すると、屈折した光線が2つの媒体の分離面と同じ高さで移動します。この角度は臨界角とも呼ばれます。
限界角度より大きい角度の場合、全反射と呼ばれる現象が発生します。これが発生すると、光線全体が内部で反射されるため、屈折は発生しません。全反射は、屈折率の高い媒体から屈折率の低い媒体に移動するときにのみ発生します。
全反射の1つの用途は、エネルギーを失うことなく光ファイバーを介して光を伝導することです。そのおかげで、光ファイバーネットワークが提供する高いデータ転送速度を楽しむことができます。
実験
屈折現象を観察するための非常に基本的な実験は、水の入ったグラスに鉛筆またはペンを入れることから成ります。光の屈折の結果として、鉛筆やペンの水没した部分がわずかに壊れているように見えるか、予想される経路からずれています。
ベルアル
レーザーポインターで同様の実験を試すこともできます。もちろん、レーザー光の視認性を向上させるために、コップ一杯の水に牛乳を数滴注ぐ必要があります。この場合、光ビームの経路をよりよく理解するために、実験を低光量条件で実行することをお勧めします。
どちらの場合も、さまざまな入射角を試し、屈折角が変化するにつれて屈折角がどのように変化するかを観察することは興味深いことです。
原因
この光学効果の原因は、鉛筆の画像（またはレーザーからの光線）が、水中で見る画像に対して水中でずれているように見える光の屈折にあるはずです。
日常生活における光の屈折
光の屈折は、私たちの日々の多くの状況で観察できます。すでに名前を付けているものもあれば、以下でコメントするものもあります。
屈折の結果の1つは、プールが実際よりも浅く見えることです。
屈折の別の影響は、光が大気中に存在する水滴を通過することによって屈折するために発生する虹です。これは、光線がプリズムを通過するときに発生する現象と同じです。
光の屈折のもう1つの結果は、太陽が実際に発生してから数分経過したときに太陽の日没を観測することです。
参考文献
- ライト（nd）。ウィキペディアで。2019年3月14日、en.wikipedia.orgから取得。
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- クロフォード・ジュニア、フランク・S（1968）。Waves（Berkeley Physics Course、Vol。3）、McGraw-Hill。