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屈折率(屈折率)とは何ですか?

<ブロック引用>

屈折率または屈折率は、光線が特定の媒体を通過する速さの尺度です。別の言い方をすれば、屈折率は、ある媒体から別の媒体を通過するときの光線の曲がりの尺度であると言えます。数学的には、2 つの異なる速度 (真空中の光速と特定の媒体中の光速) の比率として表すことができます。

光は宇宙で最も速い存在であり、それより速く移動できるものはないことはすでにご存知かもしれません。確かにそうですが、完全ではありません 技術的な観点から正確です。ほら、光は確かに宇宙で最速の存在ですが、それは真空の中でのみです.言い換えれば、光より速く移動できるものはありません真空中; ただし、水やガラスなどの他の媒体では、他のエンティティが同じくらい、またはそれ以上速くなる可能性は十分にあります。 よりも – 光。

光の速度は、通過する媒体に完全に依存します。ご想像のとおり、すべての媒体には異なる一連の特性があります。つまり、ある媒体での光の速度は、別の媒体とは少なくともわずかに異なると想定できます。たとえば、空気などの媒体の性質は、水などの媒体の性質とは異なります。同様に、媒体としての水は、媒体としてのガラスとはまったく異なります。

したがって、ある媒質から別の媒質に移動すると、光の速度が変化します。光線が特定の媒質を離れて新しい媒質に入った瞬間、光線は屈折します。つまり、元の経路から離れます。この現象は、日常生活のさまざまな場面で実際に観察することができます。たとえば、水の入った瓶に鉛筆を入れてみてください (下の画像を参照)。

水の入ったボウルの中に置かれた鉛筆は、外側から見ると曲がっているように見えます。

鉛筆を上から見ると、鉛筆が水の中で曲がっているように見えます。これは、光の屈折によって起こります。これは、水中の光の速度が空気中の光の速度よりも遅いため、光線が水に入るにつれて速度が低下するために発生します。媒体が光線をどれだけ屈折させるかは、屈折率によって決まります。 .

屈折率 (屈折率) の定義

屈折率または屈折率は、光線が特定の媒体を通過する速度の尺度です。別の言い方をすれば、屈折率は、ある媒質から別の媒質を通過するときの光線の曲がりの尺度であると言えます。

ご想像のとおり、すべての媒質の屈折率は異なります。たとえば、空気の屈折率は通常 1.0003 と見なされますが、水の場合は 1.333 などです。屈折率の概念は、光学 (可視光) だけでなく、X 線から電波まで、電磁スペクトル全体に適用されます。実際、音波などの波にも適用できます。

屈折率の異なる媒質に光線が入ると、光線がどのように曲がるかに注意してください。 (写真提供:ウルフルンド/ウィキメディア・コモンズ)

ほとんどの媒質では、屈折率の値は 1 以上です。ただし、これは、「1 未満」の屈折率値が発生しないという意味ではありません。実際、最近の研究では、負の屈折率を持つ材料が存在することが実証されています!

屈折率式

屈折率は、数学的には、2 つの異なる速度 (真空中の光の速度と特定の媒体中の光の速度) の比率として表すことができるため、無次元の量です。通常は「n」で表されます。

真空中の光速は常に他の媒質中の光速よりも速いため、屈折率の値はほとんどの場合 1 以上になります。ただし、場合によっては、1 よりも低い (1 未満の) 屈折率が存在します。一部のメタマテリアルは負の屈折率を持っています (出典)。

屈折率の典型的な例

屈折率が非常によく知られている、最も一般的に使用される媒体の一部を次の表に示します:

媒質の屈折率が高いほど、その媒質内では光の速度が遅くなります。屈折率はまた、ある媒体を出て別の媒体に入るときに光線がどのように曲がるかを決定します。たとえば、光線が空気のような薄い媒体からガラスのような密度の高い媒体に入ると、速度が遅くなるため屈折して法線方向に曲がります。同様に、密度の高い媒体を出た後に薄い媒体に入ると、法線から離れます。

全体として、屈折率は非常に重要な値であり、特定の媒体とその中で光がどのように相互作用するかについて多くのことを教えてくれます。


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