高校物理「波動」ガラスが水面上に置かれているとき�B

高校物理「波動」ガラスが水面上に置かれているとき�B

◆問題

一定の厚さのガラスが水面上に置かれている。水の屈折率を４／３，ガラスの屈折率を３／２として次の問いに答えよ。

(1) 水に対するガラスの屈折率を求めよ。

(2) ガラスから空気中へ光が進むときの臨界角をθcとして、ｓｉｎθcの値を求めよ。

(3) 水中からガラスへ入射する光の入射角をθ1とする。光がガラスを通過して空気中に出るためのｓｉｎθ1の範囲を求めよ。


この記事では(3)を解説します。


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◆解説

(2)より、ガラスと空気の境界面ではｓｉｎθc＝２／３です。

このときθ1がいくつになるかを考える。という方針です。

(1)より、水に対するガラスの屈折率は９／８なので、屈折の公式より

ｓｉｎθ1／ｓｉｎθc＝９／８

これを計算すると、

ｓｉｎθ1＝(９／８)ｓｉｎθc
　　　　＝(９／８)×(２／３)
　　　　＝３／４

境界面に対して垂直に近いほど、つまり、入射角が小さいほど光はまっすぐ通過していくので、サインの値はこのときよりも小さいと光は空気中に出て行くと考えられます。
よって、

０≦ｓｉｎθ1＜３／４


この問題の最初に戻る→(1) 水に対するガラスの屈折率を求めよ。


◆関連項目
屈折、全反射
波動まとめ


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