このページを読むと
光の屈折について
入射角と屈折角
屈折のコツ
全反射
を学べるよ！中学の学習にとても役立つよ！
また、このページは
中１理科の光の学習の２ページ目だよ！
すべてのページを読むと光の学習が完璧になるよ！
ぜひチャレンジしてね☆
みなさんこんにちは、このサイトを作っている「さわにい」といいます。
中学理科教育の専門家です。よろしくです！
どうも。ねこ吉です。
それでは学習スタート！
1.光の屈折
①光の屈折とは
まずは「光の屈折」とはどんなものかを説明するよ。
「屈折（くっせつ）」とは「曲がる」という意味だね。
あれ？先生。前のページの「光の直進」で光はまっすぐに進むって勉強しなかった？
うん。そこはしっかり確認しておこう。
「光の屈折」というのは、
「空気中→水中」とか。
「空気中→ガラス中」のように、
物質が変わる部分で光が曲がることなんだ。
間違えやすいから、図で書いておくね。
なるほど。光はまっすぐに進むけど、「空気→水」のように、物質が変わるところで曲がるんだね。
光の屈折…光が異なる物質の境界で曲がること
②光の屈折に必要な用語
さて、次は、
光の屈折の勉強に必要な用語を確認するよ。
上の図を見てみよう。まず赤色の「空気と水の間に垂直な線」というのがあるね。
実際には無い線だけど、作図の時には重要な線となるよ。「垂直」とは「90度」のことだね。
①入射光…屈折する前の光
②屈折光…屈折した後の光
③入射角…入射光と垂直な線の間の角
④屈折角…屈折光と垂直な線の間の角
①～④の用語は必ずすべて覚えておこうね。
「入射光」と「入射角」は鏡の時と同じだね！
③屈折の仕方
次は屈折の仕方だよ。テストにもよく出題されるところなんだ。
覚えるパターンは２つだよ。
例① 空気中から水中（ガラス中）に光が進む場合
入射角＞屈折角（入射角が屈折角より大）となる
(テストでは水とガラスは同じと考えてOKだよ)
(テストでは水とガラスは同じと考えてOKだよ)
上の2つの図を見てみよう。「空気」から「水（ガラス）」へ光が進むときは、
入射角＞屈折角となるように光が進む。というルールがあるんだ。
うん。確かに入射角のほうが大きいね！
そうだね。実際の写真ものせておくよ。
入射角のほうが大きくなっているね！
次は、光の進む向きが反対になった場合だよ。
例② 水中（ガラス中）から空気中に光が進む場合
屈折角＞入射角（屈折角が入射角より大）となる
上の2つの図を見てみよう。
今度は「水（ガラス）」から「空気」へ光が進んでいるね。
このときは、屈折角＞入射角となるように光が進む。というルールがあるんだ。
さっきと反対なんだね！
そう。水やガラスの中にある角度が「入射角」になっているからね！
では、まとめるよ。
例① 空気中から水中（ガラス中）に光が進む場合
入射角＞屈折角（入射角が屈折角より大）となる
例② 水中（ガラス中）から空気中に光が進む場合
屈折角＞入射角（屈折角が入射角より大）となる
先生…。覚え方のコツはないですか…。
うーん。下の2つポイントは覚えておいてもいいかな。
ポイント①
「水（水中側）が絶対に角度が小さい」
入射角とか屈折角はややこしいから、
「水（ガラス）側の角度がいつも小さい」
と覚えるのもいいよ！確認してみてね！
おー！なるほど！！
ポイント②
「空気→水」と「水→空気」は光の向きを反対にしただけ！
図を２枚にするね。
ねこ吉。上の２つの図を見てごらん。光に注目すると、進み方が反対になっただけだね！
あ、ほんとだ。
覚え方のヒントにしてね☆
最後に光の屈折の様子を動画にしたよ。
１５秒くらいだよ。（見にくくてごめんね…。）
④全反射
次は「全反射」について学習するよ。
全反射？なんだか難しそう…
大丈夫。難しくないよ。まずは下の図を見てね。
「水（ガラス）中→空気中」に光を出すと、上の図のように屈折するよね。
うんうん。
この図の入射角を大きくしていくよ。
すると上の図のようになっていくよね。
さて、上の図よりさらに入射角を大きくするとどうなるかな？
あれ？どうなるんだろう。
答えは下の図のようになるんだ。
→ 
→ 
あれ？鏡じゃないのに光が反射しているね。
そう。屈折角が９０度以上大きくなると、屈折せずにすべて反射するんだ。これを「全反射」というんだよ。
「光ファイバー」って聞いたことあるかな？光通信に使われるものなんだけど、これは全反射を利用しているんだ。
テストにも出題されるから、「全反射」と「光ファイバー」はセットで覚えておこう！
最後に全反射の写真だよ↓
⑤光の屈折の作図と実験の例
例１「浮かんで見える硬貨」
最後にテストに出やすい屈折の実験例だよ。
例としては「浮かんで見える硬貨」があるよ。
「浮かんで見える硬貨」？
うん。おわんにお金を入れて、それに水を入れるとお金が浮かんで見えるんだ。
下の写真や動画を見てみてね。（動画は１５秒）
おー。不思議だね。
これは、光の屈折が関係しているんだ。
実際は光は屈折してるけれど、「人間の目（脳）」は
「光はまっすぐに進むもの」と思ってるから、図の黄色の点線のように感じるんだね。
その結果、「浮かんでいる」ように見えるんだ！
（もちろん実際は沈んでいるよ。）
ほんとは赤の光だけど、黄色の光と感じるんだね！
これで屈折の解説は終わりにするね。
次回は「凸レンズ」についてだよ。
凸レンズはこのページの屈折と同じように苦手な人が多いところだから、
ぜひ読んでみてね！
みんなお疲れ様☆
またねー