- ベストアンサー
なぜプリズムで光は大きく曲がるのか
単純過ぎてごめんなさいです・・・素人の疑問なんですが・・・ なぜ光はプリズムという単純な装置で大きく曲がるんでしょうか？ 光子が多数集まったのが光だとすれば形が影響するもんでしょうか？ それとも光子同士で強い相互作用が存在し全体として形から影響される？ 太陽光は波長ごとに多数の電磁波が同時に進行しているのでしょうか。 物質に衝突した瞬間に粒子の性質が現れるとかでしょうか。 進行方向に直角な平面板なら曲がるのは理解できますが光がまさか・・・ 光が曲がる条件とは何でしょうか？
- kawasemi60
- お礼率98% (172/174)
- 物理学
- 回答数5
- ありがとう数4
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
ホイへンスの原理の本質は汗渉です。 つまり素元波同士が干渉して、強めあう 方向に光はすすむという考え方です。 つまり同一位相の面に垂直に進む。 回折現象が示すように、素元波は あらゆる方向へ進もうとします。 しかし、その殆どの方向は干渉によって 刈り取られ、光の進む方向は限定されます。
その他の回答 (4)
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
プリズムを形作っているガラスはその屈折率が空気より大きい物質です。 そして、屈折率の高い物質中の光速は遅くなるのです。 そうすると、どうして光が曲がるのかですが、２人３脚の大規模版、20人21脚を想像してみてください。20人が横一列になってまっすく進んでいます。各人のスピードが同じなのでまっすぐ進みます。この20人21脚は光の波面だと思ってください。 もし、先にぬかるみがあったらどうなるでしょうか。ぬかるみとは屈折率の大きい（スピードが遅い）ガラスだと思ってください。 しかも、このぬかるみに斜めに突っ込みます。つまり、たとえば、20人の列うち、一番左の人が一番先にぬかるみに突っ込みます。進むにつれて左から２番目の人、３番目の人・・・とぬかるみに入り、最終的には全員がぬかるみに入ります。 ここで各人のスピードがぬかるみにより遅くなることを想像してください。たとえば、左から５人がぬかるみに入った時点を考えましょう。左の人ほど遅れることが想像できるでしょう。 すると、最初横一列だった20人21脚はこの時点で左５人が遅れているので、５人目で折れ曲がります。進むにつれて折れ曲がり点は６人目、7人目と移っていき最後は全員がまた一列になります。このときは全員が同じスピードなので、また一列にもどります。 20人21脚が進む方向が光の進む方向なので、ガラスへの突入により方向が変わったことになります。これが屈折です。 したがって、ぬかるみに正面から突っ込むときは屈折は起きません。なぜなら全員が同時に遅くなるから曲がらないのです。 太陽光をプリズムに当てると色が分かれるのは、屈折率の値が色によって違うからです。
お礼
ありがとうございます。 光を光束として取り扱う事は判りそうですが・・・ 理解として、最初に面的な電場振動が起こり面に対して垂直方向に進み始める という事でしょうか？光の円偏光が起きるならなんとなく判る気がするのですが 曲がるという現象がいまいち理解不十分。 お答えを戦車戦で説明すると草原から泥地に横体形の戦車が斜めに突入すると 最初に突入した戦車から順番に速度が低下します。時間が遅れて侵入する戦車 が戦闘隊形を維持するには後続戦車との距離を保つ必要が出て来ます。 それだけなら曲がる必要は無いですよね。横一列が斜め一列になるだけですから。 一列横隊という命令が在るので曲がる訳ですよね。 物質なんですからたぶん原子との作用により速度低下なんでしょうが、戦車戦 の命令みたいな横一列維持の機構はどういう物なんでしょうか？
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
まず光の粒子像は光学では邪魔になるだけなので 忘れた方がよいです。波で行きましょう。 で、ホイへンスの原理を学べば 波の速度が変化するとき、波が曲がることが判ります。
お礼
ありがとうございました
- ImprezaSTi
- ベストアンサー率26% (534/1995)
ヒントは、「屈折率」を勉強すれば、分かる。
- jusimatsu
- ベストアンサー率11% (171/1438)
>http://www004.upp.so-net.ne.jp/s_honma/refraction/refraction.htm ざっくり言えば、異なる媒質内では、波の速度が変わるから。
お礼
ありがとうございます
関連するQ&A
- 電磁波と光子
電磁波と光子 古典的な電磁気学を勉強してます。 基礎的な質問だと思うのですが、 マックスウェル方程式によれば、 rotE＝-∂B/∂t divD＝ρ rotH＝J+∂D/∂t であるから 電界の波動方程式が求まって そこからヘルムホルツの方程式が導けて 電場と磁場の関係から x軸方向に電場が正弦波状に変化するとき y軸方向に磁場も正弦波状の変化をするっていう あのよく見かける電場と磁場が一緒に描かれてる図まではなんとなく理解して 電磁誘導→電場ができる 変位電流→磁場ができる 要するに「電場と磁場の相互作用が電磁波」みたいなまとめでわかった気になってたんですけど、 光は「光子」というボース粒子によって電磁力を伝えたりして、光子は質量ゼロ、電荷ゼロであって…… みたいな量子力学の解説書に、光子は電場や磁場との直接的な相互作用はほとんどないって書いてあって、 たしかに電荷ゼロなら影響ないだろうなって思うんですけど 光 ＝空間の電場と磁場の変化によって形成される波（波動）である。 ＝微視的には、電磁波は光子と呼ばれる量子力学的な粒子 (wiki) みたいに書いてあって、 電場(静電場?)って重ね合わせの原理が成り立つから 電磁波が電場と磁場の相互作用なら、真空中とかで電磁波に電場とか加えるとなんとなく振幅が変わるような影響を簡単に受けそうな感じがするので、光子に電場や磁場との相互作用がほとんどないって記述がどうも引っかかって…… でも電磁波と電場および電場のかかっている物質との間に作用するいわゆる電気光学効果(ポッケレス効果とか)は非線形光学結晶などが必要と聞きかじり、電磁波の波長を変換したりするのって大変なんだなーって思うところまで勉強しました。 粒子性と波動性があるといろいろ複雑なのでしょうか…… 粒子性で考えると影響なくて 波動性で考えると電気光学的な影響がある…みたいな そもそも電磁波の波長とかってnmレベルですし、ただの波じゃなくて複素数の波動関数ですもんね。 あ、完全に影響なかったらそもそも非線形光学効果なんてないのだから、「ほとんど」影響ないってのはそういうことか… 量子論を修めろってことですね…… 己が浅学さを反省して、そろそろ19世紀の考え方から20世紀の考え方に移行しようと思います。
- ベストアンサー
- 物理学
- クロロフィルの励起とは？(光合成)
光合成について調べていたのですが、光合成におけるクロロフィルのポルフィリン環の励起とは、ポリフィリン環の分子全体が励起するということなのでしょうか。また、色々調べたところ660nmで励起すると言われていますが、この660nmという数字はどのように出て来たのでしょうか。また、量子力学的には光は粒子としての性質と波長としての性質を持っているそうですが、励起を起こすときは光は光子として作用しているのでしょうか、波長として作用しているのでしょうか。 まとめますと、 １、光合成におけるクロロフィルのポルフィリン環の励起とは、ポリフィリン環の分子全体が励起するということなのか ２、660nmという数字はどのように出て来たのか ３、励起を起こすときは光は光子として作用しているのでしょうか、波長として作用しているのか 以上です。 私は大学三年でバイオインフォマティクスをやっていますが、物理には疎いもので、上記の質問の一部でも結構ですので宜しくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 光の干渉がなぜおきるのか分かりません
光の干渉というのがあると思います。 あれはなぜおきるのでしょうか。 また、この干渉という現象は、 真空という条件下でも発生するものなのでしょうか。 光が波の性質を持つという話を聞いたことがあります。 また、光とは光子、つまり粒子と聞いたことがあります。 粒子でかつ、波とはどういうことなのかがよく分かりません。 教えていただけますでしょうか。 すいませんがよろしくお願い致します。
- 締切済み
- 物理学
- 光の波長と光子について
はじめまして。数式は苦手ですが、光って何だろうと思いあちこちのサイトやここの質問を読みなんとかイメージが湧きました。このイメージって正しいのかお知恵を貸して下さい。 ・光の波長について質問 http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=123638 No.5さんによると > 人間の目に見える光（可視光）は > 7.6×10^-7(赤) ～ 3.9×10^-7(紫) [m] 例えば光子が左から右に向かって上下にふるふるしながら進む時 ■ ○ ○ ○ ○ ■○ ○ ○ ○ ○⇒光子の進行方向（速度＝光速？） ↑ ｜--｜ ↑ ↑ ↑ ☆この距離が波長? タテにふるふるしている幅（振幅?） 質問1.一般的な認識は上の図ので正しい? 質問2.波長が短いという事は、より頑張って早くふるふるしているという意味で正しい? ※波長(赤)より遅いふるふる＝電波以下の別モノ ※波長(紫)より早いふるふる＝X線以上別モノ 質問3.早くふるふるするほどエネルギーが大きい? 質問4.ふるふるの向きは（図では便宜上、上下にふるふる）実際は前後左右上下ランダム?または進む方向に対して必ず直角とか? ・光子ついて質問 光子とは静止時の質量が0で、進み方・交わり方は波のように振舞うが、光子単体の動きや、何かにぶつかった時は粒子のような振舞いをする、ふるふるしたエネルギーと認識してます。 絵的にはバイブで着信中の携帯(光子)を真っ直ぐ投げたイメージです。 質問5.私の光子のイメージは正しい? 質問6.光子の形状は例えば球体というように、具体的に形状をイメージすることは可能? （実際には誰も見たことがない。というより見る方法が無いですよね?） 質問6.このふるふるは、波長という単位以外に、秒間何回ふるふるするかという周波数でも表すことができる? 他にも何かイメージの沸く説明があれば、ぜひお願いします。変な日本語ですみません。^^;
- ベストアンサー
- 物理学
- 光子に質量はあるのですか
こんにちは 光子が衝突して電子を飛び出させる、光が粒子の性質を持つことを説明する、光電効果の実験があります。 光は質量が無いから光速で進むことができると聞いたことがあります。 質量の無い光子は質量のある電子を、なぜ飛ばすことができるのですか。 教えてください よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 天文学・宇宙科学
- 電波と光の違いについて
電波と光は両方とも同じ電磁波で周波数が違うというだけのことでしょうか？ 光には粒子としての性質もあると思うのですが、専門的に教えていただけると助かります。 どうぞ、よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 青空と夕焼けと光の波長。
青空は波長の短い光が散乱するからだそうですが、 波長の短い電磁波の方が強いエネルギーを持っているのですよね？ なぜ、エネルギーの強い波長の光の方が大気中の微粒子に反射して、 その逆は起こらないのでしょう？ また、朝夕は赤みがさすのは、突き抜ける大気の層が厚くなるので、 長い波長の光しか届かなくなるからだそうですが、 なぜエネルギーの弱い光である赤の方が遠くまで届くのでしょう？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ありがとうございました