光の屈折の法則で、入射角と屈折角の関係がわからない！
こんにちは！この記事を書いているKenだよ。のど飴、100個ぐらい欲しいね。
中学1年生の理科では、
光の屈折の法則
を勉強していくよ。
この法則とはズバリ、
光が空気中から透明な物体に入るとき、入射角の方が屈折角より大きくなる。
逆に、透明な物体から空気中に光が入ってくるとき、屈折角の方が入射角より大きくなる。
というやつだったね。
えっ。
「屈折角」とか「入射角」とか意味がわからないだって！？
今日はそんな光の屈折の法則を完璧に忘れちゃったときのために、一からわかりやすく覚え方まで解説してみたよ。
よかったら参考にしてみて。
- 入射角・屈折角とは？？
- 光の屈折の法則とは？？
- 光の屈折の法則の覚え方
光の屈折の法則の大前提！「入射角」と「屈折角」とは？？
まずは、光の屈折の法則で出てくるキーワード、
- 入射角
- 屈折角
の2つの意味を確認していこう。
これらの2つの言葉はすべて、
空気中から透明な物体へ光をあててみたり、
逆に、透明な物体から空気中へ光を当ててみたり、
っていうシチュエーションで使う言葉だよ。
あんまりイメージ湧かないかもしれないけど、この状況で出現する用語だと認識しておいてね。
入射角とは？？
入射角とは、
入ってくる光の道筋と境界面に垂直な線との角度のこと
なんだ。
ここでいう「境界面」とは、
- 空気
- 透明な物体
の境目のことね。
入射角っていう言葉は「光の反射の法則」でも出てきたから馴染みあるかもね。
たとえば、空気から透明な物体（半円レンズ）に光を入れたときは、この角度が入射角になるよ。
逆に、透明な物体から空気に光を入れた場合はこっちが入射角だけどね。
屈折角とは？？
屈折角とは、
出ていくときの光の道筋と境界面に垂直な線との角度のこと
なんだ。
出ていくときの道筋はまっすぐじゃなくて屈折（曲がる）から、屈折角と呼ばれているんだ。
たとえば、空気から透明な物体（半円レンズ）に光を入れたときは、ここが屈折角。
逆に、透明な物体から空気に光を入れたときは、ここが屈折角になるのね。
光の屈折の法則とは何者？？
さて、入射角と屈折角の意味がわかったから、光の屈折の法則に戻ってみようか。
光の屈折の法則とは、
光が空気中から透明な物体に入るとき、入射角の方が屈折角より大きくなる。
逆に、透明な物体から空気中に光が入ってくるとき、屈折角の方が入射角より大きくなる。
だったね。
つまり、光の入り方が、
- 空気 → 透明な物体
- 空気 ← 透明な物体
っていう2つのパターンのときの、入射角と屈折角の関係を表した法則なんだ。
それぞれのパターンについてみていこう。
「空気 → 透明な物体」のとき
まず、空気中から透明な物体に光が入るときのパターンね。
このとき、光の屈折の法則によると、
入射角の方が屈折角より大きくなるんだ。
不等号で表すとこうなるよ↓↓
入射角＞屈折角
「空気 ← 透明な物体」のとき
今度は、逆に、
透明な物体から空気中に光が入ってくるパターンね。
この場合は、
屈折角の方が入射角より大きくなるんだ。
不等号であらわすと、
入射角 < 屈折角
つまり、どういうこと言ってるのかというと、
空気中から透明な物体に入れたり、その逆のことをすると、
入れた光はまっすぐ進むんじゃなくて境界面で曲がって光の道筋が変化するよ
ってことを言ってるわけね。
絶対に忘れない！光の屈折の法則の覚え方
だいたい光の屈折の法則はわかって来た。
だけどさ、
この光の屈折の法則って覚えづらくない？？
どっちのパターンの時に、入射角が大きくなるとか屈折角が小さくなるとか、もうね、勘弁して欲しいよ。
そんなときは次の光の屈折の法則の覚え方を使ってみて。
ヤクザの事務所に乗り込む親父をイメージしてくれ。
覚え方はズバリ、
入り口では屈しなかった親父も、帰りは屈してしまった
だ。
ここでは、ヤクザの事務所を「透明な物体」、事務所の外側を「空気」としているよ。
さすがに頑固でマッチョな親父も組織的なヤクザには勝てなかったみたいね。
行き（空気中から透明な物体へ）は、屈しなく、入射角の方が大きかったんだけど、
帰り（透明な物体から空気中へ）は、屈してしまい、屈折角の方が大きくなってしまったんだ。
光の屈折の法則では、
- 入射角
- 屈折角
の大小だけを語っている法則だから、２つのパターンにおいてどっちの角度の方が大きくなるってことを覚えておけばいいね。
そんじゃねー
Ken
