光がガラスに対して45度で当たった時、全反射する実験をしてみました。

Question

光がガラスに対して45度で当たった時、全反射する実験をしてみました。
台形のアクリル板を使って実験したところ成功したのですが、
ガラスでできた、空の水槽に、45度の角度でレーザーポインターの光を当てたところ、光が突き抜けてしまします。なぜ全反射しないのでしょうか？

mtaka2 · Accepted Answer

「平行なガラス板」に光をあてる場合には、光を全反射させることはできません。

光の屈折は、
屈折率が低い側から高い側に移る時には、角度が深くなるように、
屈折率が高い側から低い側に移る時には、角度が浅くなるように、
働きます。

そして、「浅くなった結果、境界面と平行になる(入射角が90度を超える)ような」角度で光をあてた時に
「屈折して光が透過する」ことが無くなり、「全反射」になります。

ですから、全反射は、
屈折が浅くなる方向に働く、「屈折率の高い側から低い側への境界面」でしか発生しませんし、
「十分な浅さ」(高い入射角)で光を入射させる必要があります。
n=1.5のガラスと、n=1.0の空気との場合、入射角がだいたい41度以上で全反射になります。

ですが、平行なガラス板に光を入射させた場合、「空気からガラス」への境界面で、光の角度が深くなりますから、どうやっても「ガラスから空気への境界面で、41度以上の入射角」になるように光を入れることは不可能なのです。

sanori · Answer

コメントにお答えします。

全反射というのは、基本的に、
「屈折率が大きい物体から屈折率が小さい物体に入射するとき」に起こるものです。
（光ファイバーの側面から光が漏れないのも、この原理による。）

空気の屈折率　＜　ガラスやアクリルの屈折率

なので、
その逆、つまり、空気中からガラスやアクリルに光を当てても、表面部分で全反射は起こりません。

全反射プリズムというのは、空気中からガラスに光を入射させ、その裏側（ガラスから空気中に出るところ）で全反射が起こるように、形状（角度）を調節したものです。

sanori · Answer

こんにちは。

状況がよくわからないのですが、台形のアクリルというのは全反射プリズムのことですか？

ガラスとアクリルの屈折率は、ほとんど同じです（約１．５）。
ですから、同じ形状であればガラスでもアクリルでも、全反射する／しない　の振舞いは同じです。

「平行なガラス板」に光をあてる場合には、光を全反射させることはできません。