質問: 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。
回答: 屈折角が 100度というのは変。 スネルの法則では入射角を浅くすると sin屈折角 > 1 となって 屈折角が計算不能(屈折不能)になります。 高校の物理を超えてしまうかもしれませんが 詳細はスネルの公式やフレネルの公式などで 検索して電磁気学的な正確な屈折の方程式を みてください。