高校物理

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5分でわかる!臨界角

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5分でわかる!臨界角

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この動画の要点まとめ

ポイント

臨界角

波動22 ポイント1 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回は 臨界角 について解説します。 臨界角 とは、簡単に言うと、 屈折角が90°となるときの入射角 のことです。……といっても、これだけではイメージが沸きませんよね。具体例をもとにみていきましょう。

屈折率大→小へ波が進むとき、入射角<屈折角

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次の図を見てください。下の媒質は屈折率nの水で、上の媒質は屈折率1の空気です。水中を進む光が、空気との境界面に入射するケースを考えます。

波動22 ポイント1 図

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水から入射した光が境界面で屈折した場合、入射角をθ、屈折角をθ'とすると、
n×sinθ=1×sinθ'
が成り立ちますね。ここで、空気の絶対屈折率1よりも水の絶対屈折率nの方が大きくなることから、sinθ<sinθ'となります。つまり、 入射角θよりも屈折角θ'のほうが大きい ということがわかります。

屈折角90°となる入射角=臨界角

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屈折率が大きいものから小さいものに光が入射する場合、入射角より屈折角のほうが大きくなることが分かりました。ここで、入射角θをどんどん大きくしていくことを考えます。すると屈折角θ'もどんどん大きくなり、やがて 屈折角θ'=90° となる瞬間が訪れます。

波動22 ポイント1 図

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屈折角が90°になったときの入射角θc と書き、この角度のことを 臨界角 と言います。臨界角の値を知りたい場合は、屈折の法則の屈折角に90°を代入して、
nsinθc=sin90°
sinθc=1/n
と求めることができます。

波動22 ポイント1 クマさんのまとめ 空欄埋める

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公式として覚えるのではなく、臨界角とは屈折角が90°になったときの入射角であるということから、屈折の法則を用いて求められるようにしておきましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

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