光の反射と屈折について

質問

光の屈折と反射について教えてください。

光がある屈折率が大きい透明体を通過する際、物質中では電子に邪魔をされて光の速度が遅くなっていて、その物質から出た瞬間、またもとの光速に戻ります。そのときの
光のエネルギーの変化はどのようになっているのでしょうか？物質での吸収分や光速が戻ったときの光の状態に変化は？

また、反射についても、ホイヘンスの原理でもいきなり
境界面に平面波が当たると反射するところから解説してあって、光が当たった面で一端エネルギーが吸収されて
入射光と同じ角度で逆向きの光を放出する現象とは書いてありません。このような解釈でよいのでしょうか？
そのときも、入射光と反射光ではエネルギー変化がありそうですが。その辺がよくわかりません。

回答No.2

noname#11476 · ベストアンサー

ご質問の中の疑問点は、

物質と光が相互作用していて、物質により一度光のエネルギーが反射でも透過でも吸収されている筈だから、反射・透過した光は元と異なるのではないか？

ということでしょうか。

まず、イメージとしては、光のエネルギーを物質が一度吸収します、そして再び放出します。このときに時間的な遅れなどが出ますので、屈折率が生まれます。
反射の場合も似たような感じです。

実は上記のイメージだけではエネルギーはどこにもロスがないので、再びエネルギーは同じに戻ります。
（物質によって吸収されたエネルギーはまた再放出されるため）
ただ、実際には多少エネルギーをこのときにロスします。そのため現実の物質では元のエネルギーを完全には回復できません。
このロスは熱となったり、物質自体の組成変化に使われたりします。
あるいは、物質内部で一部が熱などになり、残りが他の波長となって放出される（これを蛍光といいます）ことも起きます。

本質的には屈折率があると言うことは、実は少なからずこのような損失があるものですから、ご質問者の疑問である「エネルギーは元の状態には完全には戻らない」というのは正しいことになります。

お礼

ご回答ありがとうございました。
疑問が解けました。

回答No.1

SCNK

現実に光度は減ってますよ。微視的にみれば電磁波を一旦吸収して再び散乱させるのが反射ですよね。そのときにエネルギーのロスがあるはずです。

そのロスを防ぐために透明度の高いガラスを使ったり、鏡面を磨くのでしょう。

お礼

大学一般教養レベルの教科書にもその辺の記述が抜けて
いて、ずーっと未消化のままでした。
ありがとうございました。