高校物理の波動の分野です。 臨界角の公式があるんですが、イマイチ理解できないので、臨界角の公式は覚え

高校物理の波動の分野です。
臨界角の公式があるんですが、イマイチ理解できないので、臨界角の公式は覚えずに屈折の法則だけ覚えて解いてもやっていることは同じでしょうか？

No.3 回答者： himagene 回答日時： 2024/06/23 19:01

同じです。

臨界角の公式は屈折の法則の特殊な場合なので、問題ありません。
完全に理解するためには電磁気を勉強しなければなりません。偏微分方程式とベクトルが分かっていれば高校生でも理解できると思いますが、普通は大学に入ってからです。

No.2 回答者： masterkoto 回答日時： 2024/06/23 15:12

それで良いです

(公式で覚えるでは、応用も効かないので、理解する事が大事)

ちなみに、臨界角とは以下の通り
媒質Ⅰから媒質Ⅱへ光が進んでいるとする
このとき、入射角＝i、屈折角＝rであるとすると
sin(i)＝屈折率(定数)×sin(r)
(屈折率とは、媒質Ⅰに対する媒質Ⅱの屈折率のこと)
なので、入射角と屈折角は比例関係にあります
よって、
入射角を徐々に大きくしていくと
屈折角も連動して徐々に大きくなっていくつことになりますが
屈折率が１未満なら
siniよりも、sinrのほうが先に1になります
つまり、入射角より屈折角のほうが先に90度に到達することになるわけです
屈折角90度では、光は媒質Ⅱと媒質Ⅰの境界線を進むことになり、媒質Ⅱへ進行する光はないことになりますが
このときの入射角が臨界角です
そして、入射角がこのあと、もっと大きくなっても媒質Ⅱへ進む光は存在しない
という状態になるわけです
此れを踏まえ、臨界角を扱うなら、屈折の法則の公式に屈折角＝90度を代入すれば臨界角が出せる、などと理解しておけば良いわけです

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2024/06/23 15:03

＞臨界角の公式は覚えずに屈折の法則だけ覚えて解いてもやっていることは同じでしょうか？

はい。同じです。
「屈折」で「屈折角が90°」になる入射角が「臨界角」です。
なので「屈折率の大きい媒質→小さい媒質」のときにだけ起こります。