

物理 光ファイバー 全反射
光ファイバーの屈折の問題で常に全反射し続けるように入射角の角度を求める
問題で屈折率が nA>nB>1.0で0°<α<90°
臨界角はsinα=√nA^2-nB^2。
このときnAとnBがある不等式をみたすときαが0°<α<90°を満足する
どのような角であってもコア内で全反射し続ける。
とあり答えをみると「√nA^2-nB^2≧1」と書いてありました。
またこの答えを導くにあたって先生が
「sinα<1より、√nA^2-nB^2=sinαを満たすαが
存在しない条件を考えると良い」といっていました。
ただ、そう考えると答えの不等号は「≧」ではなく
「>」ではないでしょうか?
0°<α<90°を満足する・・・から90°=1にはならないはずですし
1を含めるとsinαを満たすαが存在しない条件にも違反しますし、
以下が問題の一部です。
光ファイバーのしくみを理解するため,図に示すように,屈折率 nA の
透明プラスチックA の上に屈折率 nB の透明プラスチックB を重ねたもの
を空気中におき,その中を進む単色光のようすを調べる。
ただし,それぞれの屈折率は,nA nB 1.0 2 2 を満たすものとし,
プラスチックA の端面C は,プラスチックA とプラスチックB との接触面D に対し
垂直であるものとする。
…略
この現象は全反射と呼ばれている。接触面D において全反射する条件を求める。
…略(sinα=√nA^2-nB^2を出しました)
この条件から全反射が生じるときのa の範囲が求められるが,
もしも nA,nB が( (7) )のような不等式を満たすならば,
a が 0°<α<90° を満足するどのような角であっても,
接触面D で必ず全反射が生じることがわかる。
これらの結果は,光ファイバーを設計するときの基礎になる。

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