質問: 球体の鏡での光の反射について 先日テレビで球体の鏡の中に入るとどう見えるかという実験を見ました。 光源を球体の鏡の中に入れて実験していましたが、光が反射を繰り返して中が光に溢れるのかと想像していましたが違いました。 トンネル内で音が反響するように、球体の中で発した光は逃げ場がないので無限に反射して光に溢れるのかと思いましたが、実際にはそうならないようです。なぜでしょうか? 光はどこに行ったのですか? 球体の鏡の中には光源と実験をする人とカメラが入っていたようでした。 実験で使っていた鏡は全反射鏡みたいでした。 人の皮膚や服などが光を吸収してしまうのでしょうか?
回答: 以前、似たような質問がありましたが、光は1秒間に 30万km進むので、そのような鏡の中では、1秒間の光の反射回数はものすごい数になります。 球の直径を 30cm としたとき、光がこの直径を進むのに 1ns (1ナノ秒 = 1/100000000秒)という非常にに短い時間しかかかりません。 ということは、1秒間に光は10^9回(= 100000000回) も鏡で反射されることになります。鏡の反射率(入ってきた光の強さに対して、反射する光の強さ)が、例えば、99.99999999% (9の数が10個)であったとしても、10^9回反射すると、反射光の強さは元の90.5%にまで落ちます。90.5%というのは大したことのない値ですが、鏡の反射率が99.9999999% (9の数が9個)だと、反射光の強さは元の36.8%にまで落ちます。鏡の反射率が99.999999% (9の数が8個)だと、反射光の強さは元の0.0045%にまで落ちてしまいます。 実際の鏡の反射率は99.999999%どころか、99%もないのですが、仮に 99% の反射率だとすると、100回反射すると(これにかかる時間はわずか 0.1μs)、反射光の強さは元の36.6%にまで落ちます。というわけで、球状の鏡を作っても、光が何度も反射するうち、元の光はほとんどなくなってしまいます。 試しに、2枚の鏡を30cmくらい離して、鏡の面が向き合うように置いて、2枚の鏡の間をのぞいて見てみてください。鏡がいくつも見えると思いますが、先に行くほど暗くなって、数十枚先は真っ暗になっていませんか?数十枚の鏡が見えるというのは、光がそこで数十回反射していることなのですが、こんな回数の反射でも元の光はずいぶん暗くなってしまうのです。無限に反射して光で溢れるということは実際にはありません。