質問: プリズムによるスペクトル プリズムを通った白色光はスペクトルをつくりますが、 その色の順序についてどうしてその順番になるのかわかりません。 テキストに載っている図と同じものが下のページにのっています。 http://ww8.tiki.ne.jp/~takam/sizen/niji1.htm この図では、プリズムから出た光が上から赤→青のスペクトルを作っていますが、どうしてこの色の順になるのかわかりません。 まず、プリズムに入射したときの光がわかりません。 プリズムの外での波長をλ1、入射角をθ1 プリズムの中での波長をλ2、屈折角をθ2、とすると、 (λ1)(sinθ2)=(λ2)(sinθ1)なので、★ 波長が大きい方の光の屈折率が小さくなるはずです。 つまり赤と青の光を比較すると、波長の長い赤色の方の屈折率が小さいはずです。 ですが、図では、白色光がプリズムに入射後、赤色光の方が屈折率が大きくなっていると思います。 プリズムの面に垂直に直線を引いたとき、青色も赤色も入射角は同じですが、プリズム内では、屈折角が異なるので、光がわかれますが、赤色の方が屈折角が小さいので、この図でいうとプリズム内の光は、上から下に向かって、青から赤にかわると思うのです。 この考え方はきっと間違っているのでしょうが、どこが間違っているのかわかりません。 式★が間違っているのでしょうか。 勉強不足ですが、アドバイスをお願いします。
回答: goodoさん こんばんは。 >>青い光の方の屈折率が赤い光の屈折率よりも大きい というのがわかりません・・・。 波長(もしくは振動数)によって波の速さが変わる(すなわち屈折率が変化する)現象は「分散」といわれております。どうしてそういう現象が起こるかというのは残念ながら高校物理の範囲では答えられません。今は事実として受け取って、大学に入学してか学んでください。(非常に感覚的に言うなら、光が媒質中を進むとき原子の周りの電子を振動させるのですが、その電子の振動によってまた電磁波(光)が発生し元の光と重ね合わさるということが次々と起こり光が伝わっていきます。このとき入射光の振動数が異なると電子の応答が変化し、媒質中を伝わる光の速さが変わるということです。詳しくは小林浩一著『光の物理』という本がご覧下さい。) なお、「分散」と「散乱」は言葉がよく似ていて紛らわしいですが、異なる現象ですのでご確認ください。