【演習】全反射

物理【波】第9講『全反射』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

全反射屈折率の異なる物質に光を入射すると,境界面で一部反射して残りは屈折しますが,“ある条件” が揃うと屈折光がなくなり,すべて反射します。その条件を探ってみましょう。...
Contents

問題

[Level.1]
屈折率が3.0の物質Aから屈折率が1.5の物質Bに光を入射させたときの臨界角を求めよ。

[Level.2]
図1のように,水面からの深さhの地点に点光源を置く。 水面に円板を置くことで,点光源が外部のどの位置からも見えないようにしたい。 このために必要な円板の最小半径を求めよ。 ただし空気の屈折率を1,水の屈折率をnとする。

[Level.3]
屈折率nAのガラスAの外周を,屈折率nBの別のガラスBで覆った円柱状の物体があり,図2はその断面図を表している。 円柱の中心軸に入射角θで入射した光が,ガラスA中を進み続けるためには,sinθはいくらより小さくなければいけないか。 ただし,nAnBであり,物体は空気中(屈折率1)に置かれているものとする。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
30°

[Level.2]
\frac{h}{\sqrt{n^{2}-1}}

[Level.3]
\sqrt{{n_{A}}^{2}-{n_{B}}^{2}}

こちらの動画で詳しい解説をしています。 ぜひご覧ください!