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屈折率(光学的密度)の違う物(媒体)が隣り合っているからです。 |
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屈折率の高い方(水;1.33)に物、屈折率の低い方(空気;1.0)に目が接しているからです。 |
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屈折率の高いもの(媒体)を通してみると、屈折率が高いほど物体が浮き上がって見えます。 |
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海中のさざえ、コップの中のコイン、厚いガラス板の下の文字などが浮き上がって(近づいて)大きく見えます。 |
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屈折率の差が大きいほど大きく見えるのです。 |
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水のなかに入れた長いものを斜め横から見ると、折れたように曲がって見えるのも、風呂の中で、手が実際の深さよりも浅いところで手の指が細長く見えるのも、この屈折率の差による現象の一つです。
斜めから見るほど、実際の光路の長さと目が感じる光路の長さの差が大きくなるので、手はより細く見えるようになります。 |
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水中に入れた棒が屈折して曲るのは、光が最短の道を通った結果なのです。 |
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光は最短の経路を選んで通ります。ただし、最短というのは距離ではありません。時間が最短になる経路=光路をいいます。
目と棒の先のP点との長さを見ると、光路Aが距離的には一番短い。しかし、Pは光路BのP’の位置にあるように見えます。すなわち、光はBの光路の方が短いと判断して、この光路を選んだのです。
光は密度の高いところでは遅くなる性質を持っています。そして水の中が長く空気中が短いAよりも、水中の距離が短く空気中を長い距離走るBの方が時間的に早く届くのです。ただし、この時間の差はごく僅かなものなので、普通の計算で差を示すことは難しいでしょう。
このBの道を光が最短の光路と判断して通るために、水中に入れた棒が曲って見えるのです。 |