屈折と全反射

2. 屈折と全反射

光が空気と水のように異なる物質の境界を斜めに通ると、進む向きが変わります。これを屈折といいます。境界面に垂直な法線を引き、入ってくる側を入射角、進んだ側を屈折角として比べます。

空気から水やガラスへ進むとき、光は法線に近づく向きに曲がります。そのため、屈折角は入射角より小さくなります。逆に水やガラスから空気へ進むときは、法線から離れる向きに曲がります。垂直に入射した場合は向きが変わりません。

水中の物体から目へ届く光は、水面で屈折しています。目は入ってきた光をまっすぐ逆にたどるため、水中の物体が実際より浅い位置にあるように見えます。水中のストローが曲がって見えるのも同じ理由です。

水やガラスから空気へ進む光の入射角を大きくすると、やがて外へ屈折せず、すべて境界面で反射するようになります。これが全反射です。空気から水へ進む場合と取り違えないようにしましょう。