「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

夜中に懐中電灯で家の中を歩くと、
テーブル板、陶器、金属など色々なものが光を反射していますが、
光の反射ってそもそも何が起きているのでしょうか?

そして水は氷になると光を多く反射するようになると聞きますが、
なぜ同じ物質なのにそんなに変わってしまうんでしょうか?

A 回答 (2件)

>水は氷になると光を多く反射するようになると聞きますが、


 伝聞や迷信を鵜呑みにするのは科学的態度ではありません。
 コップに水を入れて、下から水面を見てご覧なさい・・・ほぼ鏡のように反射するはずです。氷と水は屈折率が1.33(水),1.31(氷)と大差ありません。
★物体の表面を完全に平滑にしないと比較できないですよね。
 小学校の時に水や養分、温度などをすべて同一にして光を当てるか当てないかで育ち方を比較したように・・・科学的考え方というやつ。 まず、反射には2種類ある事は、普段から気が付いていると思います。磨かれた金属のように完全に反射するものと、水やガラスのように一部しか反射しない物。いわゆる金属光沢と一般の光沢。

 物体の表面に光が当たったとき、金属では金属結合に関わる電子が光をはじき返しますが、透明な物体の場合は密度差による反射ですから偏光が現れます。偏光眼鏡で観察すると明確に区別できます。逃げ水と本当の水面の反射は偏光眼鏡で区別出来る。

 氷が反射するというのは、氷の中に出来た細かい気泡が働いているためです。


 
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この回答へのお礼

なぜなのか知るには基礎知識がもっと必要なのですね。
氷が白くなるのは中の気泡で
頻繁に光が屈折したり反射するからでしょうか。

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2014/01/27 22:46

光の反射は壁にボールを当てると跳ね返ってくるのと


基本的な原理は同じです。

ただ光とは波で出来ています。
その波の波長で色が決定されています。

例えば赤いクレヨンがあるとして、
赤いクレヨンが赤く見えているのは、
そのクレヨンが赤い波長の光のみを反射しているからです。
その他の色の波長は全て(もちろん完全に吸収はされないが赤い波長の反射が多すぎるので)吸収されて赤く見えているのです。

黒いものは全ての波長を吸収するので黒く見え、
白いものは全ての波長を反射しているので白く(光源が白だった場合)見えています。

水が光をあまり反射しないのは、
水が基本的に透明であるからです。
透明であるということは、光を反射も吸収もしない状況です。

しかし、実際には屈折率や水が完全には透明では無いなどの問題で多少は反射するのです。
氷も透明な物質ですが、通常の作り方でつくった氷には不純物や、氷内の空気などが多く含まれるので、その分光を反射する材料が増えているので水よりは反射が多くなるということです。
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この回答へのお礼

水の状態でもまわりにある不純物が
氷の状態になると白く光を反射しやすい状態になる。

何やら不思議な気もしますが、
ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2014/01/27 22:40

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物性は専門でないので、不正確だったりあいまいな箇所があると思いますが、分かる範囲で説明してみます。

原子で光が散乱されるのはご存知ですか?
イメージ的には、No.1さんがおっしゃったようにボールが硬いものにぶつかって弾かれた、ということになります。
固体の中でも同じことが起きます。
X線の回折実験というのが高校物理で出てきます。X線が原子にあたると、跳ね返されてくる、というやつです。

もっとエネルギーが下がって、紫外線くらいになるとちょっと話は違ってきます。
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もうちょっとエネルギーが下がって可視光でも状況は同じで、光の吸収が起こるために色素は着色してきます。
木材も、中身は多種多様な有機物の塊で、光の吸収が強く起こります。

では金属と木材の違いはなんなのか?
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これは、電子が分子やイオンの中にとらわれている有機化合物および塩の中身とは大きく異なった状況です。
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有機化合物でも金属光沢を発するものがあります。
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白川先生がポリアセチレンでノーベル化学賞をとられましたが、あのようなパイ共役高分子は半導体的な性質を持っており、ちょっといじってやると金属光沢を発します。

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最初に、虹がなぜできるかについて簡単に書きます。

太陽光線が空気中に浮かぶ小さな水滴の中で、1回反射
して目に届く経路を考えます。無数の経路が考えられます
が、ただ1つだけ光が集中する状態になるところがあり
ます。

これは「太陽-水滴-目」を結ぶ角度が42度位になる
ところです(赤色光の場合)。そのため、この角度に
揃った場合だけ背景と異なって光が見えることになる
わけです。このとき光の色(波長)によって若干角度が
違うので、人は七色をみることになります。これが虹です。

42度という角度は、水滴が球形であることと、水の
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計算で求めることはできますか?

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参考URLに式 【E//入射面(P偏光)とE⊥入射面(S偏光)のところ】 出ています。
入射角φ1(水面に垂直な線に対する角度。垂直入射なら0)によって反射率が異なります。n は屈折率で、水の場合 n = 1.333 になります。式の右にある赤色のグラフが水の反射率の入射角依存です。入射光の偏光状態によって反射率が違います(グラフの実線と破線)が、普通の自然光は無偏光とみなせるので、p偏光の反射率 Rp とs偏光の反射率 Rs の平均 ( Rp + Rs )/2 が自然光の反射率になります。反射率を % 単位で計算するときは ( Rp + Rs )/2*100 とします。

参考URL:http://www.luceo.co.jp/m-k/henkou2.htm


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