全反射とは?
ぜんはんしゃ
全反射とは、光が密な媒質から疎な媒質へ進むとき、入射角が臨界角を超えると光が境界面で完全に反射される現象です。
全反射(ぜんはんしゃ)とは、光が屈折率の大きい(光の進みにくい)媒質から、屈折率の小さい(光の進みやすい)媒質へ進もうとするとき、入射角が特定の角度(臨界角)を超えると、光が境界面を透過せず完全に反射される現象です。
光は異なる媒質の境界で屈折します。たとえば水中から空気中へ光が進むとき、入射角が大きくなるにつれて屈折角も大きくなり、やがて屈折角が90度になる入射角を「臨界角」といいます。この臨界角よりも入射角が大きくなると、光は空気中へ出られず、すべて反射して水中に戻ります。これが全反射です。
全反射の応用として最も重要なのが光ファイバーです。ガラスやプラスチックの細い繊維の中心部(コア)を光が全反射を繰り返しながら伝わることで、光信号を遠距離まで損失なく送ることができます。インターネットや電話回線の光通信はこの原理を利用しています。
ほかにも、ダイヤモンドがきらきら輝くのも全反射によるもので、内部で光が何度も反射してから外へ出ることで強い輝きが生まれます。また、プリズムを使った双眼鏡や顕微鏡の光学系にも全反射が活用されています。高校物理の「波動・光」の単元で学ぶ重要な概念です。
使い方・例文
水槽を横から見たとき、水面の下側が鏡のように反射して底が映って見えることがあります。これは水中から空気中への入射角が臨界角を超えて全反射が起きているためです。光ファイバーケーブルもこの原理で光を伝えています。
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