この記事では、スネルの法則について説明します。スネルの法則が何を言っているか、その公式が何であるかを確認することができ、さらに、スネルの法則に関連するすべての物理概念がそれをよく理解するために説明されています。
スネルの法則とは何ですか?
スネルの法則は、2 つの異なる媒質の屈折率を入射角と屈折角に関係付ける物理法則です。したがって、スネルの法則は、屈折率の異なる 2 つの媒体を分離する表面を光が通過するときの屈折角を計算するために使用されます。
より正確には、スネルの法則によれば、入射媒体の屈折率に入射角の正弦を乗じた値は、屈折媒体の屈折率に屈折角の正弦を乗じたものと等価です。
スネルの法則は、スネルの法則の公式を発見したオランダの物理学者ヴィレブロルド・スネル・ファン・ロイエンにちなんで名付けられました。
特に、スネルの法則は、スネル・デカルトの法則とも呼ばれます。
スネルの法則の公式
スネルの法則は、媒質への光線の入射角の正弦 (θ 1 ) にその屈折率 (n 1 ) を乗じたものは、光線を屈折させる媒質の屈折角の正弦に等しいと述べています ( θ 2 ) はその屈折率 (n 2 ) によって決まります。
したがって、スネルの法則の公式は、n 1 · sin(θ 1 )=n 2 · sin (θ 2 ) となります。
金：
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は光が入る媒体の屈折率です。
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は、光が当たる媒体の法線と光線とによって形成される角度です。
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光が屈折する媒質の屈折率です。
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は、光線が屈折する媒体の法線となす角度です。
同様に、前の式から、2 つの媒質の屈折率が媒質内の光線の速度とその波長に関係していると推測できます。より正確には、次の方程式が成り立ちます。
金：
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光線が媒体 i の法線となす角度です。
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は媒質 i の屈折率です。
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媒質 i 内の光線の速度です。
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媒質 i 内の光線の波長です。
屈折率
論理的には、スネルの法則を適用するには、屈折率の概念を明確にする必要があります。そのため、以下では、この物理係数が何で構成されているかを見ていきます。
媒質の屈折率は、放射線がその媒質に入射するときに真空と比較して放射線の速度と波長がどの程度減少するかを示す値です。したがって、屈折率が高いほど、研究対象の媒質内の放射線の速度と波長がより減少することを意味します。
屈折率の式は次のとおりです。
金：
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媒質の屈折率です。
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は真空中の光の速度です (3・10 8 m/s)。
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は、屈折率が計算される媒体内の光の速度です。
媒質の屈折率は媒質の性質によって異なります。ここをクリックすると、物理学で最も一般的な媒体の屈折率の値を確認できます。
全内部反射
物理学における臨界角 (または限界角) は、光線が入射する媒体の屈折率と光線が屈折する媒体の屈折率の商の正弦の逆数を計算することによって得られる角度です。 。 .光線
金：
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は臨界角です。
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光が当たる媒体の屈折率です。
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光が屈折する媒質の屈折率です。
したがって、入射角θ １が臨界角より大きい場合、光線は、光線が当たる媒体の内部で完全に反射される。換言すれば、入射角θ １が臨界角より大きい場合、光は屈折せずに反射されるため、他の媒質内を通過する代わりに、同じ環境から内部に留まる。
この物理現象は全内部反射と呼ばれ、光線の入射角が臨界角よりも大きい場合に発生します。臨界角は上記の式で計算できます。