なぜプリズムで光は大きく曲がるのか

質問

単純過ぎてごめんなさいです・・・素人の疑問なんですが・・・

なぜ光はプリズムという単純な装置で大きく曲がるんでしょうか？
光子が多数集まったのが光だとすれば形が影響するもんでしょうか？
それとも光子同士で強い相互作用が存在し全体として形から影響される？

太陽光は波長ごとに多数の電磁波が同時に進行しているのでしょうか。
物質に衝突した瞬間に粒子の性質が現れるとかでしょうか。
進行方向に直角な平面板なら曲がるのは理解できますが光がまさか・・・

光が曲がる条件とは何でしょうか？

回答No.5

中村 拓男（@tknakamuri） · ベストアンサー

ホイへンスの原理の本質は汗渉です。

つまり素元波同士が干渉して、強めあう
方向に光はすすむという考え方です。
つまり同一位相の面に垂直に進む。

回折現象が示すように、素元波は
あらゆる方向へ進もうとします。
しかし、その殆どの方向は干渉によって
刈り取られ、光の進む方向は限定されます。

お礼

ありがとうございました

回答No.4

tance

プリズムを形作っているガラスはその屈折率が空気より大きい物質です。
そして、屈折率の高い物質中の光速は遅くなるのです。

そうすると、どうして光が曲がるのかですが、２人３脚の大規模版、20人21脚を想像してみてください。20人が横一列になってまっすく進んでいます。各人のスピードが同じなのでまっすぐ進みます。この20人21脚は光の波面だと思ってください。

もし、先にぬかるみがあったらどうなるでしょうか。ぬかるみとは屈折率の大きい（スピードが遅い）ガラスだと思ってください。
しかも、このぬかるみに斜めに突っ込みます。つまり、たとえば、20人の列うち、一番左の人が一番先にぬかるみに突っ込みます。進むにつれて左から２番目の人、３番目の人・・・とぬかるみに入り、最終的には全員がぬかるみに入ります。

ここで各人のスピードがぬかるみにより遅くなることを想像してください。たとえば、左から５人がぬかるみに入った時点を考えましょう。左の人ほど遅れることが想像できるでしょう。
すると、最初横一列だった20人21脚はこの時点で左５人が遅れているので、５人目で折れ曲がります。進むにつれて折れ曲がり点は６人目、7人目と移っていき最後は全員がまた一列になります。このときは全員が同じスピードなので、また一列にもどります。

20人21脚が進む方向が光の進む方向なので、ガラスへの突入により方向が変わったことになります。これが屈折です。

したがって、ぬかるみに正面から突っ込むときは屈折は起きません。なぜなら全員が同時に遅くなるから曲がらないのです。

太陽光をプリズムに当てると色が分かれるのは、屈折率の値が色によって違うからです。

お礼

ありがとうございます。　光を光束として取り扱う事は判りそうですが・・・
理解として、最初に面的な電場振動が起こり面に対して垂直方向に進み始める
という事でしょうか？光の円偏光が起きるならなんとなく判る気がするのですが

曲がるという現象がいまいち理解不十分。

お答えを戦車戦で説明すると草原から泥地に横体形の戦車が斜めに突入すると
最初に突入した戦車から順番に速度が低下します。時間が遅れて侵入する戦車
が戦闘隊形を維持するには後続戦車との距離を保つ必要が出て来ます。

それだけなら曲がる必要は無いですよね。横一列が斜め一列になるだけですから。
一列横隊という命令が在るので曲がる訳ですよね。
物質なんですからたぶん原子との作用により速度低下なんでしょうが、戦車戦

の命令みたいな横一列維持の機構はどういう物なんでしょうか？

回答No.3

中村 拓男（@tknakamuri）

まず光の粒子像は光学では邪魔になるだけなので
忘れた方がよいです。波で行きましょう。

で、ホイへンスの原理を学べば
波の速度が変化するとき、波が曲がることが判ります。

お礼

ありがとうございました

回答No.2

ImprezaSTi

ヒントは、「屈折率」を勉強すれば、分かる。

回答No.1

jusimatsu

>http://www004.upp.so-net.ne.jp/s_honma/refraction/refraction.htm
ざっくり言えば、異なる媒質内では、波の速度が変わるから。

お礼

ありがとうございます