質問: 物質の屈折率と密度の関係 物質の屈折率が密度に比例するのは どのように説明することができますか? ファインマン物理学を読んでいるのですが どうもイメージが沸きません。 どなたか教えてください。
回答: ●屈折率の定義は 屈折率は n=c/v で表すことができます。この式は、屈折率の式と言いながら、 実際には真空中の光の速度と物質中の光の速度の比を表したものに過ぎません。 どうして、この比が屈折の割合になるのでしょうか。 歴史的な背景があります。光が物質中に入るときに、光が空気と物質の境界面 で折れ曲がることが分かりました。その曲がる割合を屈折率と定義しました。 ところが、後に、屈折率は真空中の光の速度と物質中の光の速度と同じである ことが確かめられました。しかし、その名前は変えずに、真空中の光の速度と 物質中の光の速度の比を屈折率と呼ぶことにしたのです。 ●どうして物質中で速度が落ちるのか イメージは簡単です。密度が高いということは、それだけ障害が大きいという ことです。真空中では秒速30万kmで進む光も、物質中では物質を構成する原子 が障害になって速度が落ちると考えても良いでしょう。専門的に調べたいので あれば、波の位相速度・群速度や光線速度を調べられると良いと思います。 波が詰まって進めなくなると言っても良いかもしれません。 参考: 理化学辞典(岩波) 物理のabc(講談社) 光と色の100不思議(東京書籍) 参考urlのところに光関係の参考資料がたくさんあります。 参考url:http://homepage1.nifty.com/kuwajima/lac100/