光がガラスに対して45度で当たった時、全反射する実験をしてみました。

質問

光がガラスに対して45度で当たった時、全反射する実験をしてみました。
台形のアクリル板を使って実験したところ成功したのですが、
ガラスでできた、空の水槽に、45度の角度でレーザーポインターの光を当てたところ、光が突き抜けてしまします。なぜ全反射しないのでしょうか？

回答No.3

mtaka2 · ベストアンサー

「平行なガラス板」に光をあてる場合には、光を全反射させることはできません。

光の屈折は、
屈折率が低い側から高い側に移る時には、角度が深くなるように、
屈折率が高い側から低い側に移る時には、角度が浅くなるように、
働きます。

そして、「浅くなった結果、境界面と平行になる(入射角が90度を超える)ような」角度で光をあてた時に
「屈折して光が透過する」ことが無くなり、「全反射」になります。

ですから、全反射は、
屈折が浅くなる方向に働く、「屈折率の高い側から低い側への境界面」でしか発生しませんし、
「十分な浅さ」(高い入射角)で光を入射させる必要があります。
n=1.5のガラスと、n=1.0の空気との場合、入射角がだいたい41度以上で全反射になります。

ですが、平行なガラス板に光を入射させた場合、「空気からガラス」への境界面で、光の角度が深くなりますから、どうやっても「ガラスから空気への境界面で、41度以上の入射角」になるように光を入れることは不可能なのです。

お礼

とてもよくわかりました。
ありがとうございました。

回答No.2

sanori

コメントにお答えします。

全反射というのは、基本的に、
「屈折率が大きい物体から屈折率が小さい物体に入射するとき」に起こるものです。
（光ファイバーの側面から光が漏れないのも、この原理による。）

空気の屈折率　＜　ガラスやアクリルの屈折率

なので、
その逆、つまり、空気中からガラスやアクリルに光を当てても、表面部分で全反射は起こりません。

全反射プリズムというのは、空気中からガラスに光を入射させ、その裏側（ガラスから空気中に出るところ）で全反射が起こるように、形状（角度）を調節したものです。

お礼

とてもよくわかりました。
ありがとうございました。

回答No.1

sanori

こんにちは。

状況がよくわからないのですが、台形のアクリルというのは全反射プリズムのことですか？

ガラスとアクリルの屈折率は、ほとんど同じです（約１．５）。
ですから、同じ形状であればガラスでもアクリルでも、全反射する／しない　の振舞いは同じです。

お礼

ありがとうございます。
そうです。
台形の一つの辺が45度にカットされているものです。
水槽のガラスに外側から色々な角度で光を当ててみたんです。
でもどうやっても反対側に光が突き抜けてしまって全反射しません。
やり方が悪いのでしょうか？