解説違いませんか？ どうして(1)が4なのかわからないです

401. 光の屈折 図のように、光が空気中から水中 入射光 に入射した。図には、一定の間隔で目盛りが打って ある。空気の屈折率を1、水の屈折率を1/3として、 次の各問に答えよ。答えは分数のままでよい。 (1) 反射角を 0 とすると、 sinÔ, はいくらか。 空気 水 (2) 屈折角を 92 とすると、 sind2 はいくらか。 (3) 光の進路を図中に描け。 |法線 境界面

物理　分散の範囲です 一枚目が問題、二枚目が解答です。 答えはあっていて、解説もなんとなくわかるのですが、解と書いてあるところにある文章の言っている意味がわかりません。（二枚目左ページ下） 赤に比べ、紫に対する屈折率が大きかったら、なぜ二度にわたる屈折における屈折角が小さ... Read More

72 ***Exercise 雨上がりに姿を現した太陽を背にし て空を見ると、色鮮やかな虹が見えるこ とがある. 虹が現れる原理の最も基本的 な部分は、水滴を通過する光の経路に反 射と屈折の法則を適用すれば理解でき る。 簡単のため水滴は球形と仮定する。 図1に示すように、水滴への入射光とそ れに平行で水滴の中心を通る軸XY と の間の距離をとする。 ここでは、この 距離を水滴の半径4で割ったもの a 主虹と副虹の発生 時間20分 4次散乱光 入射光・ 次 一般に観測される1本の明るい虹を主虹 太陽光 X-1. 0 3次乱光 を衝突径数と呼ぶ, したがって, 衝突径数は0からまで変化する。 第2 ① 分 図3に示すように、 虹の外側に の薄い虹が現れることがある。 水の屈 車は光の酸によってわずかに異なり 色の光と比べると、紫色の光に対する 2率は約1%大きい、以下の設問の中で、 数 答えるべきものについては、主虹また 虹の赤色の光について考えればよい。 お、水滴での透過率や反射率の入射角依存性は無視できるものとする。 同じく図1に示すように、水滴の表面では入射光の一部は反射する。この反射光 散乱光と呼ぶ。 残りの光は屈折して水滴中に入射する。 次に衝突する表面でも、 過する部分(2次散乱光)と反射する部分に分かれる。 以下、同様の過程が繰り返され 入射光と散乱光のなす角0は、水滴によってどれだけ光の向きが変えられたかを 散乱角と呼ばれる。 図1には3次散乱光の散乱角と4次散乱光の散乱角が図示 ている。 また、 図2には赤色の光に対する3次散乱光と4次散乱光の散乱角を衝 の関数として示した. 3次散乱光 180 160- 1403 120 散乱角,100円 または 9. (度) 80 60 4次散乱光 40 20 0 0.1 0.2 0.3 [観者 図3 主虹 水滴の上半球から入射し、屈折 反射, 屈折を経て水から出てくる次散乱光が主 虹となる。 以下の設問に答えよ。 図2で衝突径数の変化に対し、散乱角の変化が大きいときと小さいときで、どち らの散乱光の方が明るく見えるか。 理由とともに述べよ。 (2) 設問1(1)の考察より。 主虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか、 (3) 主虹の場合、赤色と紫色でどちらが内側(地上側)に現れるか、理由とともに述べよ。 4次散乱光によって形成される副虹について以下の設問に答えよ。 (1) 太陽光の入射方向と観測者の位置が図3のようで あるとき、入射光が水滴内を通過して観測者の目に届 くまでの光の経路を, 3次散乱光の光経路 (右図) にな らって図示せよ。 (2) 副虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか。 入射光 (3) 副虹に現れる色の順番は主虹の場合と逆になる. そ の理由を図を用いて説明せよ. 3次散乱光の経路 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 衝突径数 la 虹は, 太陽がある高度よりも高くなると観測できない. その理由を説明せよ。 ⅣV 主虹と副虹の間は他の部分に比べ暗く観測される。 その理由を説明せよ。 図 2 73 (3)

物理　光学　の範囲です。問題の答えは出るのですが、「右ページ下のはてなマークが書いてある、t0が最小到達時間であるから時間差は0でよい」の意味が理解できません。 うまく言い表せなくて申し訳ないのですが、教えてくださったら幸いです🙇‍♀️🙇‍♀️

***Exercise 図 を0, 上での光の屈折を考える. 点P (-1, y) から出た光は,原点Oで屈折し、点Q から 波に 制限時間20分 図のように、屈折率 n, の媒質I と屈折率 n2 の媒質Ⅱの境界上に軸をとり フェルマーの原理によるスネルの法則の導出 第1講 ② 2つの原理 PO' O'Q t= + C C 1 + 4x)² + 11 ² + 12 √(x² - 40)² + 1 2- y²² } n₁ 72 に達するとし, 線分OPとy軸のなす角を 01, 線分OQとy軸のなす角を62といて, 4æl, m1, 1, 2, y2に比べて極めて小さい値とし, tの近似値を求める . 2,y2 は正の定数であり, 0000290°である. 4ælを PO′= √(x + 4x)² + y² = √x₁² + y₁² + 2x₁ 4x + (Ax)² 2,y2に比べて極めて小さい値とし, 点O' (4x, 0) を定めれば, 光が点から小項の2乗 (4) は他の項に比べて極めて小さいので無視できる. Qに達する時間 t と, 光が点P から点0を経て点 Qに達する時間もと △t=t-toは0と見なせる. y Y1 Ax O' X2 → O PO√x²+y+2x4x = √x²+ y² ewton の1次近似より、 PO'≒2+y^ 1 + 1 2x4x 2m²+y/2 2x Ax x² + y² つくる (+) αの大きさが1に比べて 極めて小さい場合 (1+α) ≒ 1 + αβ 1 媒質 I x+y/i + AC √x₁² + y₁² Newton の1次近似 Qも同様に近似すれば, T2 媒質Ⅱ 'Q=(2-z)^2+y22≒ x2+222 Ax V2 ここで、 4t=t-to π2 -Y2 x1 ++ 4c+n2 Vπ22+y2 122+y24 (1) このことから、光の屈折におけるスネルの法則, n, sinQ=nsin2 を導け. (√x²+ y²+√x²+ y²) (2) π2 1 Ac Exercise Ans. At = m 2 2+yi + 光が点Pから点Oを経て点Qに達する時間to を求める. 三平方の定理より、 PO= = √√x₁ ² + y² ², OQ = √x²² + y²² が最小到達時間であるから, わずかに屈折点の位置をずらしても到達時間はさして変 わらないゆえに, 時間差4tは微小変位の値に依らず0でよい. 上式より, 真空中の光速度をcとすれば,媒質Iでの光速度は,媒質Ⅱでの光速度は一 21 2 =n2 112 2+ y VIz2+y2 て, ここで、入射角と屈折角の定義から, T2 PO OQ C C to = + = ± ± (m₁ √x² + y² + n₂ √x² + y² 1 2 sin 6 = sin02= n n2 同様に,光が点Pから点0′を経て点Qに達する時間tは, 以上より, スネルの法則 n, sin ₁ = n₂ sinė₂ が導かれた. 58 50 59

a〜eを使ってi、rの角度を表してほしいです！できれば途中式もあったら嬉しいです

C b

⑴で1×sinθ＝n1×sinα から　 sinα＝sinθ/n1 cosα＝√ 1−sin²α として出すことはできないのでしょうか。 やってみたのですが解答と一致しませんでした。

必解 84. 〈光の屈折〉 a 中心軸 媒質2 B 質 1 媒質2 図は屈折率の異なる2種類の透 明な媒質1 (屈折率 n】) と媒質2 (屈折率 n2) からなる円柱状の二 重構造をした光ファイバーの概念 図であり, 中心軸を含む断面内を 光線が進むようすを示している。 中心軸に垂直な左側の端面から入射した光線が,媒質の境界で全反射をくり返しながら反対 側の端面まで到達する条件を調べてみよう。空気の屈折率は1としてよく,媒質中での光損 失はないものとする。また媒質2の内径および外径は一定であり,光ファイバーはまっすぐ に置かれているとしてよい。 ●フソK・ヨ (1) 左側の端面への光線の入射角を0とするとき cosαを0とn を用いて表せ。 (2) 光線が光ファイバー内で全反射をくり返して反対側の端面に到達するための sin に対 する条件を n, n2 を用いて表せ。 ただし, 0° 6 <90°とする。 (3)0° 8 <90°のすべての入射角 0に対して境界 AB で全反射を起こさせるための条件を n と n2 を用いて表せ。 (4) 光ファイバーの全長をL, 真空中での光の速さをcとするとき,(2)の条件を満たす光線が 左側の端面から反対側の端面に到達するまでに要する時間を c, 1, L, 0 を用いて表せ。

至急です。この問題の答えは青色の光なのですが解き方がわからないので詳しく教えてください。

問題3 ガラスの中を進む赤色の光と青色の光があり、二つの光はともに 30°の角度でガラスと空気 の境界面に入射している.このとき光が空気中に出るときの屈折角が大きいのはどちらの色の光か. ただしこのガラスの赤色の光の屈折率を1.38, 青色の光の屈折率を1.42, 空気の屈折率は色によらず 1 とする.

虹は七色ですが、 赤と青だけ・一色足りない六色などではなく 七色となっている理由を教えてください

(2)～(4)[特に(3)(4)]が複雑に感じてしまいあまり理解できません。どうすればイメージがつかめるでしょうか……🙇

[知識] 414. 薄膜の干渉 空気中を進んできた単色光が,油膜 の表面,および裏面で反射する。 油膜への入射角を 01, 屈折角を 02, 光の波長を入, 油膜の厚さをd,油の屈折 率をnとする。 n は水の屈折率よりも大きいとする。 (1) 油膜中での光の波長はいくらか。 A' 空気 AN D ↑ B 油n d 02 O2 O21 (2) 点C および点Dで反射する光の位相の変化は, そ れぞれいくらか。 C 水 (3) 光の屈折によって, 波面 AA' は油膜中で波面 BD 02 になる。油膜の裏面で反射する光が余分に通る経路 BC + CD を求めよ。 (4) 膜の表面,および裏面で反射した光は, 点Dで出会って干渉する。 m = 0, 1, 2, ... として,反射光が強めあう条件式を示せ。 例題55

(4)なぜガラス板の中での光の速度のAD方向の成分の大きさが解説のようになるのですか

実戦 基礎問 56 光ファイバー B 物理 C 屈折率nのガラスでできた平板が空 気中に置かれている。 平板の断面 ABCD は長方形であり, AD=1とする。 図のように,スリットSを通して面 ABCD に平行な光を平板の端面に入射 角iで入射する。 真空中の光の速さをcとし, 空気の屈折率を1として,次 の問いに答えよ。 (1) 平板の左端面ABに入射した光の屈折角をとして, sinr を n, iを用 いて表せ。 (2)平板内に進んだ光が平板の下面で全反射を起こすためには、入射角は どのような条件を満たさなければならないか。 入射角と屈折率nの間に 成り立つ条件式を示せ。 (3) 入射角がいかなる値をとっても平板内に進んだ光が平板の下面から外 に出ないためには,屈折率nの値はどのような範囲になければならないか (4)(2)の条件が満たされる場合, 平板に入射した光は,図に示すように、平 板の下面と上面で交互に全反射を繰り返しながら平板の内部を進み, 反対 側の端面に達する。 このようにして, 光が辺 AB から辺 CD に到達する。 に要する時間を求めよ。 (首都大

（3）2枚目が解説の一部で、ABCDEFの距離が、Aか F’までの直線距離と等しいということを表しています。 なぜ等しくなるのかが分かりません。 この図でBC＝BC’となるにはn 1とn 2のガラスの厚さが等しくないといけないと思うのですが、問題文のどこからその情報が分かり... Read More

Step 3 解答編 p.97~98 L- 170 光の屈折 右図のように, 空気中から単色 の可視光線をガラス棒に入射させることを考える。 このガラス棒は,屈折率n の円柱状ガラスが, 屈折率n の円筒状ガラスによって中心軸が一致 するように囲まれている。いま, ガラス棒の端面 n2 n n2 の中心に向けて、中心軸となす角が。 (0)の方向へ光線が入射した。 ここで、>n であり、空気の屈折率を1. 真空中の光の速さをとする。また,ガラス棒の長さはL で,端面は中心軸に対して垂直である。 (1)空気中から円柱状ガラスに入射した光線の屈折角を0とするとき, sin0 をn, o を用いて表せ。 (2)この光線が円柱状ガラスと円筒状ガラスとの境界面で全反射した。 このとき, sin Oはある値より小さくなければならない。 その値をnnを用いて表せ。 (3)この光線がガラス棒に入射してから反対の端面に到達するまでにかかる時間を求め よ。 01 を用いずに表せ。