• ベストアンサー

全反射の反射について

誘電体の全反射の反射率と反射による位相のズレがあるかどうかについて知りたいと思っています. スネルの法則より,屈折率が高い方から低い方に臨界角を超える入射角で光を入れると全反射しますが,ちょうど臨界角の場合,境界面に波ができるためロスがありそうですが(←これが正しいかどうかもわかっていません) 臨界角より大きい角で入射する場合はロスはないのでしょうか? ロスがある場合は,どのようにして求めればよいのでしょうか? また,この時の反射は自由端で考えればよいのでしょうか? 回答どうぞよろしくお願い致します.

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Willyt
  • ベストアンサー率25% (2858/11131)
回答No.1

水面に波があれば入射角が臨界角度を挟んで揺れ動きますから臨界角より入射角が大きい間は全反射しなくなります。従って反射光は波によって断続的な反射光しか出せなくなります。全反射による光が出ないときは散乱による光がその方向に出ますがその強さは格段に弱くなり、且つその計算は難しいでしょう。

toxicwave
質問者

補足

回答有り難うございます. 考えている誘電体は固体のため水面の波のようなことは起こりません.質問するときに詳しく書いていなくてすみません. >全反射による光が出ないときは散乱による光がその方向に出ますが これはつまり近接場光が境界面付近の何らかの粒子で散乱されてでてくるということでしょうか? もし,粒子の存在が無視出来るような環境(例えば真空中など)では 全反射ではロスが無視出来るということでしょうか?

関連するQ&A

  • 全反射についての疑問です。

    全反射の説明(ネットや本)で、入射角が臨界角を超えると、それ以降”屈折は起きなくなり”、反射のみが起こるといわれていますが、そこで一つ疑問があります。 臨界角より少し手前の時、入射光に対して、反射光と屈折光がそれぞれ存在し、入射角=反射角、入射角<屈折角、になりますよね?(なお、屈折率は入射光のやってくるほうが大きい場合とします。イメージ的には、下から斜め右上に向かって物質中を通ってきた光が同じく斜め右上に向かって空気中に出る場合のような感じです。) そして臨界角に達したとき、入射角=反射角、入射角<屈折角=90°になりますが、 これ以降の時、屈折角が90°以上になるので、オーバーした分だけ反射したように見える。 と高校の物理で習いました。例でいうと、臨界角以降で、屈折角が10°オーバーする場合を仮定すると、境界面に対して下向きに10°反射したように見える(反射角は80°)ということです。 そこで私はおかしいなと思ったのです。そもそも屈折が起きていることになっていますし、入射角=反射角、入射角<反射角であるのだから、この説明だと入射角<反射角になることになります。 (例). 臨界角45°のとき、入射角50°で屈折角が存在すると仮定し、100°とした場合、この説明に当てはめると、反射角っぽいもの=90°-(100°-90°)=80°となり、入射角=反射角=50°=80°となり、明らかに反射の法則に矛盾する。 ということです。(図で書くと分かります。) そこで質問なのですが、この高校での全反射の説明は間違っていますか? 間違っていない場合は、私の誤解している部分を教えてください。 詳しい方、解説よろしくお願いします。

  • 金属の反射率の求め方

    金属の反射率を求めたいのですが、金属以外(たとえばガラスと空気)の場合はスネルの法則により光の入射角とそれぞれの屈折率がわかれば反射率を求めることができます。 金属の場合は屈折率は複素数であるため、スネルの法則で透過角を求めるときにasinの中に複素数が存在して求めることができないと思って悩んでいるのですが、考え方自体間違っているのでしょうか? どうか光学のすばらしい知識をお持ちの方に回答していただけたらと思っています。よろしくお願いします。

  • 物理 光の全反射

    こんにちは。 納得できない問題があるので教えてください。 屈折率1.5の媒質中から空気中へ光を入射角i=30°で入射させる。 入射角を30°より大きくすると、全反射が起こるか。起こるとすれば、その臨界角をrとして、sinrの値を求めよ。 sinr/sin90°=1/1.5 より、sinr=0.67 これは理解できます。 でも、入射角30°って、sin30°=0.50ですよね? 入射角が臨界角以上のときに全反射が起こるから、0.67と0.50を比べたら、臨界角のほうが大きいので、全反射しないと思いました。 でも答えには、全反射は起こると書いています。 0.67は約sin42°みたいですから、入射角を30°より大きくしたとしても、42°以下の可能性もあるから、全反射するとは言い切れないと思うのですが... 教えてください。 回答よろしくお願いします。

  • 波の反射について

    波の反射には自由端反射と固定端反射があります。 そして、ある角度で入射したとき、入射角=反射角で反射すると聞いております。例えば、ある波が、ある角度で壁面に入射して反射が起こったとしたら、波の位相はどうなるのでしょうか? 固定端反射として考え、位相は逆相になって反射するのでしょうか??

  • 波の反射・屈折について

    波は異なる媒質に出会うと、反射・屈折をすると習ったのですが また、入射角0で異なる媒質に出会うと、入射波と反射波によって定常波ができるとも習いました。 つまり、定常波ができるということは反射波の速さ、波長は入射波のときと同じものであります。 そして、このとき同時に屈折波も生じているはずです。 ここで疑問に思ったのが、なぜ入射波のエネルギーから入射波と同じ速さ、波長の反射波だけでなく屈折波生じるのですか? 自分では反射波は入射波と波長も速さも同じなので、入射波のエネルギーは全て反射波に使われてしまい、屈折波のエネルギーはどこから生じたの? っと疑問に思っているのですが どなたか教えてください。 お願いします。

  • 光、電磁波の反射は固定端反射?

    ガラス面で反射する光を考えますと、位相がπずれる固定端反射 ということなのですが、電磁波を考えて、異なる誘電体の境界面での反射の 理論を調べますと、入射波も反射波も同じ位相を要請しているようで πずれるようでは無いようです。 光の例も電磁波の例も同じような状況だと思うのですが、 この2例は何が違って反射時の位相が変わってくるのでしょうか?

  • 物理 光学

    2種類の透明な誘電体の界面にS偏光の光が入射している。入射側と透過側の屈折をそれぞれN1、N2とする。ただし、N1>N2である。入射角がある角度に達すると全反射が起こる。これを臨界角という。この臨界角より大きな入射角をθⅰとし、界面からdだけ入った位置における電場と磁場はどのようになるか教えてください

  • 光の固定端反射

    なぜ、屈折率の小さい物質と大きい物質との境界で反射するとき、 固定端反射が起こって位相がπずれるのでしょうか? また、鏡の場合もπずれるのでしょうか? よろしくお願いします。

  • スネルの法則で複素屈折率を用いてよいのでしょうか?

    例えば、光が媒質1から媒質2へ進むときに、その界面において反射や屈折が生じる場合、スネルの法則が成り立つということは知られています。 n1sinθ1=n2sinθ2  (θ1:入射角、θ2:屈折角) この場合、通常は屈折率として1.0とか1.5などの実数が用いられると思うのですが、今私が考えている媒質(薄膜)は、光の吸収を考慮するために屈折率を複素数表記(複素屈折率N)で表しています。 N=n-ik   (i:虚数、k:消衰係数) この場合、例えばθ2を求めたいときに、θ2は複素数となってしまうのですが、"複素数の角度"というものはアリなのでしょうか?また、それを実数で表記したい場合は、例えば絶対値をとるとか、そういうことをしてもいいのでしょうか? そもそもスネルの法則に複素数を使ってよいのかという問題なのかもしれませんが・・どなたかご存知の方、また参考意見など、なんでもよいのでご教授いただけたら幸いです。

  • 透明媒質から黒色媒質へ:光全反射について

    光の全反射のメカニズムについて勉強しています。 屈折率の大きい媒質から小さい媒質へ光が進むとき、入射角が臨界角より大きい場合に「全反射」が発生することは理解しました。 光が、媒質a(透明樹脂<アクリルなど>)から、媒質b(黒色樹脂<黒色に着色したABSなど>)へ光が進んでいる時に、「全反射」が発生することは有り得るのでしょうか? ※例えば、透明樹脂(アクリル)の表層を黒色樹脂でコーティングされているような状態です。 色々調べたのですが黒色樹脂の屈折率が不明だったので質問させていただきました。 そもそも、黒色の樹脂に「屈折率」という概念が存在するのか、疑問に感じております。 お詳しい方がおられましたら教えていただければ幸いです。