全反射の 2 つの条件は何ですか?

全反射の条件

全反射 (TIR) は、媒体を通過する光線が臨界角よりも大きい角度で密度の低い媒体の境界に当たったときに発生する現象です。その結果、光は元の媒体に完全に反射されます。この原理は、光ファイバー、潜望鏡、および特定の種類のプリズムの機能に不可欠です。TIR が発生するには、2 つの重要な条件を満たす必要があります。

1. 光は密度の高い媒体から密度の低い媒体へと移動する必要がある

全反射が起こるための最初の条件は、光線が屈折率の高い (密度の高い) 媒体から屈折率の低い (密度の低い) 媒体に移動することです。屈折率は、物質が光をどの程度曲げられるかを示す尺度です。簡単に言えば、全反射が起こるには、光が「厚い」媒体から「薄い」媒体に移動する必要があります (水から空気、ガラスから空気など)。

2. 入射角は臨界角よりも大きくなければならない

2 番目の条件は、入射角 (光が 2 つの媒体の境界に当たる角度) が、関係する媒体のペアの臨界角よりも大きくなければならないことです。臨界角とは、全反射が発生する最小の入射角です。これは、問題となっている 2 つの材料に固有のものであり、スネルの法則を使用して計算できます。入射角が臨界角よりも小さい場合、光は全反射されずに、2 番目の媒体に部分的に屈折します。

要約すると、全反射はさまざまな技術で重要な役割を果たす魅力的な光学現象です。光がより高密度の媒体からより低密度の媒体へ移行し、入射角が臨界角を超えるという、正確な一連の条件が必要です。これらの条件を理解することは、光ファイバー ケーブルや特定の光学機器など、TIR に依存するデバイスの設計と適用に役立ちます。