理科教科書　148ページ　3　光の屈折

身のまわりの現象として、厚いガラスごしにチョークを見ると、チョークがずれて見えたり(図1)、温度計を水に入れると温度計が短く見えたりすることがある(図2)。
このような見え方は、ガラスなどの透明な物体や水を通して見たときに起こる。

実験から
境界面に垂直に入射した光は、そのまま直進した(図1a)。
境界面にななめに入射した光は、境界面で進む向きが変わった(図1b)。
このように、異なる物質に光が出入りするとき、その境界面で光の進む方向が変化する現象を光の屈折という。
このとき、入射した点で境界面に垂直な線と屈折した光のつくる角を屈折角という。
光が空気側からガラスに入射したとき、屈折角は入射角より小さくなる。
逆に、光がガラスから空気側に入射したとき、屈折角は入射角より大きくなる。

屈折による見え方
コインが入っているカップに水を入れると、カップの中の見えなかったコインが見えるようになる(図3ア)。
これは、コインで反射した光が水から空気側に入射するときに屈折するために起こる。
コインは、目に入る光の道筋を逆にのばした位置(図3イの点線の位置）にあるように見える。
148ページ(図2)の温度計が短く見えるのも、光の屈折で説明できる。
目には、屈折した光の道筋を逆にのばした位置(図2の点線の位置）から光が直進してくるように見える。

全反射
光が、ガラスなどでできた物体や水中から空気中へ進むとき、入射角を大きくしていくと屈折した光が境界面に近づいていく。
入射角が一定以上大きくなると、境界面を通りぬける光はなくなり、全ての光が反射する(図5)。
これを全反射という。
通信ケーブルなどで使われている光ファイバーは、全反射を利用している(図6)。
また、(図7)で水面が鏡のように見えるのも、全反射のためである。

実験　別法