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波の屈折と光の屈折の違いってなんでしょうか…
わかる方教えてください。
波は媒質の速度が違う面で屈折しますが、光はどうなると屈折しますか?

質問者からの補足コメント

  • 2回書いてしまってますが、気にしないでください…

      補足日時:2017/09/21 21:18

A 回答 (8件)

光には、屈折と言う特有の現象が起こります。

空気・水・ガラス等透明な物質中を、光は進むことが出来ます。それぞれの物質により、その中を通る光の速度は異なります。物質のない真空中を進む光の速度が一番速いのです。そして、一番原子が規則正しく詰まっているダイヤモンドの中を通る光の速度が一番遅いのです。
 光の屈折は、光が空気中から水の中に進んだ時や、ガラスの中に進んだ時に見られます。ダイヤモンドの屈折率が一番大きく、光は鮮やかな虹色となります。紫など波長の短い光の方が、赤い光など波長の長い光よりも良く屈折します。以下で、光が屈折する仕組みを考察します。

 光は、らせん状の回転をしながら進んでいます。空気中は抵抗が少なく、光は速く進みます。水中では抵抗が大きく、光の速度は遅くなります。光が空中から水中へ進んだ時、真っ直ぐには進まず、左の様にθだけ屈折します。

 光が空中から水中に入る水面では、下図の様に、らせん回転をしている光は、赤の輪に部分が、空中と水中双方を進むこととなります。水中にある下部は抵抗が大きいのです。従って、下下図の様に、らせんの間は詰まります。空中にある上部は抵抗が小さいのです。従って、下上図の様に、らせんの間は広がります。赤の輪の部分は、曲がるストローの様になり、光は水の方向に曲がります。

 水中から空中に光が出る場合も、水中の方の輪が詰まり、水の方に光は曲がります。水中に入る光の軌跡と、水中から出て行く光の軌跡は同じ屈折した線を描きます。光は、抵抗の大きい物質の方向に屈折します。

 波長の長さに関らず、光の速度は一定です。光は、一回水中と空中を行き来する度に、一定角度屈折します。従って、光の波長が短く、赤い部分の輪の数が多い程、屈折率は大きくなります。
 赤い光の波長は0.00007㎝です。それに比べて、紫の光の波長は0.00004㎝です。従って、波長の短い紫の光の方が、波長の長い赤の光より、水中と空中双方を通過する赤い部分の輪の数は1.75倍多いのです。よって、紫の光の屈折率の方が大きくなるのです。

 質問者さん、この様に赤→黄→緑→青となるに従い、振動数が多くなり波長が短くなります。従って、右に行くに従って屈折率が大きくなり、光は七色に分かれるのです。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。

http://catbirdtt.web.fc2.com/hikarinokussetu.html
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音波と光波の比較を行います。



『音波』
音波は媒質そのものではなく、媒質の位相が連続的に伝わることで生じます。
音波の伝わる速度は媒質の密度で決まります。
密度が大きくなれば、位相は伝わりやすくなり、音波は速くなります。

『光波』
光波は媒質である光子そのものが伝わります。
光波の伝わる速度は進行中の物質の密度で決まります。
密度が大きくなれば、進行は妨げられ、光波は遅くなります。


進行中の物質の密度が(疎→密)のとき
『↘︎』向きの波が、水平面の境界面に向けて屈折するとき。
音波なら、右に屈折
光波なら、下に屈折

進行中の物質の密度が(密→疎)のとき
『↘︎』向きの波が、水平面の境界面に向けて屈折するとき。
音波なら、下に屈折
光波なら、右に屈折

音波は温度も関わりますので、
『↘︎』向きの波が、水平面の境界面(高温から低温)に向けて屈折するとき。
下に屈折します。
『↘︎』向きの波が、水平面の境界面(低温から高温)に向けて屈折するとき。
右に屈折します。
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妙な回答があるので補足



>光は、らせん状の回転をしながら進んでいます。

これは円偏光の光の場合ですね。ー般論としては正しくありません。

媒質の密度と波の速度に直接の関係は有りません。
媒質そのものの運動による波の場合、密度が関係します。

光速を決めるのは主に媒質の誘電率です。

光速は媒質により変わります。一定なのは真空の光速です。
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>波は媒質の速度が


媒質を伝わる速度・・・・ですね。
なぜ速度が変わるのか、媒質の密度が異なるからです。
光は光速不変と言われ媒質によって速度は変わりません
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>波は媒質の速度が違う面で屈折しますが、光はどうなると屈折しますか?



媒質中の波の速度 ですよね。
光も同じ。光速の変化する境界で屈折します。
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波としての性質は同じですよ。


普通は、「各媒質中での速度の比」で定義されている「屈折率」で表現しますけどね。
「光の屈折の法則」
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/kouha/hik …

逆に?というか、光以外の「水面の波」や「音波」の屈折も同じように「屈折率」で表現できます。
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屈折するものが違う.



ところで「媒質の速度」ってなにを意図した表現なんだろ.
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波の回折ではなく屈折ですか。



光も同じですよ。
屈折は密度が異なる物質間を通過するときに起きる現象ですから。

>速度が違う面
と言うところが間違っていると思うんですよ。
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