高認検定、科学と人間生活物理の問題の解説お願い致します！ 答えは3番です！分かりやすい解説でお願いい

高認検定、科学と人間生活物理の問題の解説お願い致します！

答えは3番です！分かりやすい解説でお願いいたします！

No.1 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2019/09/08 17:51

ガラスなどと空気などのように、材質が異なる物体の境界線での光の進み方は以下のようになります。

①光線が境界面に対して垂直のとき、基本的に光はそのまま直進する
②光線が境界面に対して垂直でない時は以下のような屈折の法則、反射の法則に従う
・屈折の法則
境界面に対して垂直な線（下図では赤線）を考える
ガラス内を進む光線（境界への入射光線）黄色に対して赤線となす角を「入射角」と呼ぶ
下図のよう入射光線の一部は反射せず、境界線を越えて、ガラス内から空気中へと進む
光線（緑）が赤となす角を「屈折角と呼ぶ」
この入射角と屈折角は２つの物体の材質で決まり、今回のようにガラス内から空気中へと進む光線の場合、入射角＜屈折角となる
入射角を０度から次第に大きくしていくと入射角がある値になった時、
屈折角が入射角より大きい90°となるが、このときの入射角を臨界角と呼ぶ
屈折角90度とは、図を見てもらえば分かる通り、緑線と赤線が90度をなすときのことだから、光線は空気中へは進まないことになる
これよりも、入射角を大きくすると、光は空気中へと進むことは無くなり全て境界面で反射されるようになる。これを全反射と言う
・反射の法則
入射光線（黄色）の一部は屈折せず、境界面で反射されて空気中へと進むことは無い（オレンジ線）
この反射光線に関して、赤線とオレンジ線のなす角を「反射角と呼ぶ」
＜重要point＞入射角と反射角は等しい！

これらを踏まえて、空気中を進む光線と「空気ーガラスの境界面」は垂直なので
①により光線はそのまま直進する（黄色線）・・・この段階で①②は選択肢から外れる！
次に、②により黄色光線を境界面ABへの入射光線と考えると、黄色光線の一部は「反射の法則」に従い必ず反射する。・・・この段階で「（反射がなく）すべて屈折した」という④も外れる。
ここまでで③が答えと分かるが、さらに考察すると屈折の法則で入射角（黒）の大きさにより本問では「全反射」が起きていることになる。

なお、より詳しいことは物理「波動」の単元で学習してください。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/09/08 22:05

ガラスの臨界角は40度程度なので

間違いなく③ですね。