![](http://oshiete.xgoo.jp/images/v2/pc/qa/question_title.png?8acaa2e)
こんにちは。
光の屈折で、空気の屈折率を1ガラスの屈折率をnとし、ガラスの内側から外側へ光が向かう際の全反射の条件を考える問題で、屈折角をrとする場合、
解法では
「sin(r)>1」⇒「rが存在しない」⇒「全反射する」
として、全反射の条件を導きます。
この推論の妥当性についてはおおむね疑問はないのですが、全反射する条件がこれで全てでありこれ以上でもこれ以下でもないという証明はどこから得られるのでしょうか?
というのも、
第一に、全反射する条件として「rが存在しない」だけではなく「r=120°」のような場合も考えられるのではないかと思います。この場合「sin(r)<1」のとき「rが存在し」かつ「全反射する」といえます。
またそうでなくとも「rが存在しない」ことだけが「全反射する」の条件であるといいきることに疑問を抱きます。
加えて、「rが存在しない」⇒「全反射する」という推論自体に疑問があります。
「rが存在しない」ことと「全反射する」ことのあいだに大きな断絶がある気がするのです。
なぜ「rが存在しない」場合(そしてこの場合はsin(r)>1のとき)、他のどの現象でもなく「全反射」という現象のみに結び付くのかがわからないのです。
第二に、「sin(r)>1」⇒「rが存在しないこと」はわかりますが、「rが存在しないこと」⇒「sin(r)>1」は成り立たないですよね?
だとすると、「sin(r)>1」は「rが存在しないこと」の十分条件ではあっても必要十分条件ではないので、「sin(r)>1」を示したからと言って「rが存在しないこと」の条件の全てを汲み尽しているとは言えないのではないか、と疑問に思うからです。
以上の二点についてアドバイスいただけませんか?
お願いします。
A 回答 (6件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.6
- 回答日時:
>透過光も存在しない。
ではなくて、透過光は存在しますが、
伝搬方向が境界面と平行になり、境界面と垂直方向にエネルギーを
運ばなくなる というのが正解。
大上段に法則を適用するだけでは、
詳細は見えてこないということの典型ですね。
マックスウェルの方程式に立ち返ることが大切です。
でないと珍説が百出するばかりです。
No.5
- 回答日時:
2つの仮定を述べるとわかりやすいと思います。
仮定1.エネルギー保存の法則が式
入射光のエネルギー=反射光のエネルギー+透過光のエネルギー
で表される。
仮定2.反射光は必ず存在するが、
透過光の方はスネルの法則
sin(i)/sin(r)=1/n
を満たす角度rがあるときのみ存在する。
sin(r)=n*sin(i)の右辺が1より大きいと、
この式を満たす角度rは存在しないから、
透過光も存在しない。
したがってエネルギー保存の式は
入射光のエネルギー=反射光のエネルギー+0
入射光の全てのエネルギーが反射光に伝えられるから、
これを全反射という。
No.3
- 回答日時:
>全反射する条件がこれで全てでありこれ以上でも
>これ以下でもないという証明はどこから得られるのでしょうか?
電磁場の方程式を組んで、境界面での電磁場がどうなるかを解けば
わかるはずですよ。臨界角を超えた時の透過光の挙動も正確にわかります。
#いわゆる E, H の境界面での連続性を使う。
質問の議論ではそこまでやってますか? もしやっていなければ、
ネットで 反射, 電場 などをキーにして検索しましょう。
No.2
- 回答日時:
入射角なので0~90度などの条件があるのでしょう。
物理学は数学ではないので、エネルギー保存則が成り立つ保障もありませんし、未知の粒子がエネルギーを持ち去って光が消え去ると考えても良いのですが、現実と合わないというだけです。
あとsin()は1を超えることはないと思いますが。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 数学 順序集合における「反射律」の役割について 9 2022/05/09 23:01
- 物理学 屈折率√2の物質Xがある。空気の屈折率を1。 ①入射角45°で光が空気から物質Xに入射するときの屈折 1 2022/10/08 23:51
- 大学受験 参考書︰とってもやさしい物理 (3)がわからないです 全反射を物で例えると何か?、全反射の条件(理由 2 2023/05/08 17:58
- 物理学 写真について質問なのですが、光の干渉(条件)を考える際、なぜ空気から上側のガラスで反射する光を考えな 3 2023/01/14 20:38
- 高校 変数置き換えにつきまして 6 2022/05/01 16:44
- その他(自然科学) 空気中の水滴が太陽光を反射して見える現象で、光が空気中の水滴に屈折して入り、水滴の中で一回反射して、 1 2022/08/22 10:37
- その他(自然科学) 空気中の水滴が太陽光を反射して見える現象で、光が空気中の水滴に屈折して入り、水滴の中で一回反射して、 1 2022/08/22 10:29
- 世界情勢 銃規制ディベート 4 2022/08/10 11:05
- 数学 ある方から頂いた回答について 1 2023/07/10 11:34
- 数学 回答の意味について 4 2023/07/11 11:19
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
ブラッグの式で使われるn次反射...
-
SEM写真について
-
飛び降りた人はうつぶせになっ...
-
dsinθ=mλという式の導出
-
水面で反射した音波の位相につ...
-
男性が後ろ姿を見つめるのって...
-
RFスパッタ装置の反射波
-
マイクロ波導波管の実験で、導...
-
金箔を透過すると青いのはなぜ?
-
X線回折(XRD)について
-
僕の真後ろに窓があって、
-
金属の色??
-
どれが本当の自分の等身なので...
-
銀マットの銀面が熱を反射する...
-
この文章の続きに 「暗線が入れ...
-
「手の指が内臓につながってい...
-
電車の窓ガラスに反射したもの...
-
なぜ光は反射するの?
-
ブラッグ反射についての質問で...
-
終端抵抗について
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
ブラッグの式で使われるn次反射...
-
dsinθ=mλという式の導出
-
SEM写真について
-
どれが本当の自分の等身なので...
-
飛び降りた人はうつぶせになっ...
-
男性が後ろ姿を見つめるのって...
-
コンクリートブロック用の反射...
-
前の家が設置している西日避け...
-
銀マットの銀面が熱を反射する...
-
金箔を透過すると青いのはなぜ?
-
X線回折(XRD)について
-
マイクロ波導波管の実験で、導...
-
RFスパッタ装置の反射波
-
液体の屈折率と艶の関係
-
固定端反射の時位相がずれるの...
-
僕の真後ろに窓があって、
-
高校の物理基礎の気柱について...
-
固定端反射と自由端反射の起き...
-
ハーフミラーの構造と原理について
-
「手の指が内臓につながってい...
おすすめ情報