プリズムと光の関係

プリズムはなぜ光を分離できるのですか？
プリズムの正体（原理）はなんですか？
教えてください．

No.3 回答者： ryumu 回答日時： 2001/06/20 02:46

プリズムが光を分離できる原理は、屈折率の詳細を知る必要がでてきます。

ここで詳しく説明するのはちょっと難しいですね。

光は電磁波ですから、電場（と磁場も）が空間を振動して伝わるものです。
光が物質（たとえばプリズムにでも）にぶつかると、物質中の電荷が力を受けることになります。
で、もっとも軽い電子がもっとも影響を受けるため、電場とともに物質中の電子が振動します。
電子の運動は、新たに電磁波を生じることになります。
ここで忘れてはならないのが、物質中の電子は、全く自由に存在しているのではないということです。
物質中の電子は、それ特有の束縛を受けて存在し、しかし止まってはおらず、振動していると考えることができます。
したがって、物質中を進行する光は、この光の振動数と物質固有の電子の振動数の両方に依存して変化することになり、それは屈折という現象で現れます。
つまり、屈折率は、光の振動数と物質固有の電子の振動数の両方に依存するのです（一般式もあります）。

振動数は波長と反比例の関係にあるので、波長の違いが屈折率の違いに現れます。

この関係から、プリズムのように可視光を考える場合、（可視光の振動数）＜＜（電子の振動数）という条件のとき、
hero1000さんとinorganicchemistさんが言われているように、波長が長い光ほど屈折しない、ということを導くことができます。

No.2 回答者： inorganicchemist 回答日時： 2001/06/19 15:36

別にプリズムという物質があるわけではありません。

三角柱の形をそう呼んでいるのです。

安っぽい六角形のボールペンのプラスチックの部分でも、
中に気泡が入らないようにして作った氷の三角柱でも

何でも光を分離できます。

光は空気と水、ガラスと空気などのように
不連続な面に当たると、屈折します。このとき
波長が長い光ほど曲がりにくく、波長が短いほど
曲がりやすいのです。このようにして、波長の長い光（赤）
と短い光（青）は分けられるのです。

ちなみに交通信号の止まれが赤な理由の一つは
赤い光が直進性に優れているからです。
ほかにも生理的な理由があるそうですが。

No.1 回答者： hero1000 回答日時： 2001/06/19 15:28

プリズムは2回以上光を屈折させることで光の波長成分ごとの屈折角を増大させ

る作用を持った「屈折角増幅装置」です。

波長の異なる光を密度が異なる境界面に斜めに入射させると、波長の短い光ほど
大きな屈折角で屈折するという原理に基づいているので、光の色（波長の違い）
を分離できるわけです。

しかし板ガラスのような平板状ですと、一度分かれた光の成分が出ていくときに
また平行に戻されてしまうためほとんど分光の作用はありません。
そのためプリズムは多くが三角柱か三角錐状になっています。

空気よりも密度が高いもので、なおかつ透明度が高いものならばなんでもプリズム
としての機能を持たせることは可能です。ガラスでもプラスチックでもプリズム
を作れます。

雨上がりに見られる虹は、空気中の水分がプリズムの役割をしてできるものです。