全反射：臨界角

1 · 予測

ガラスのような高密度媒質から空気のような低密度媒質へ進む光は、入射角が十分急なら外へ屈折せず全反射します。高屈折率ガラスの臨界角は小さくなるか大きくなるでしょうか？

• 高屈折率ガラスは臨界角が大きくなります。
• 臨界角はガラスの屈折率に依存しません。
• 高屈折率ガラスは臨界角が小さく、全反射が起きやすくなります。

2 · 準備

1. tir プリセットを開いて Reset を押します。光はガラスから空気へ進み（n₂ = 1.0固定）、
2. 臨界角読み出しを有効にします。
3. 各試行でガラスの屈折率を設定し、臨界角を記録します。

3 · データ収集

3回の試行について臨界角 θ_c（縦軸）を1/n₁（横軸）に対してプロットします。

4 · 分析

1. n₂ = 1.0 を用いて θ_c = asin(n₂/n₁) を計算し、表と比較します。
2. 高屈折率ガラスは光を強く曲げるのに臨界角が小さく、より広い入射角範囲で全反射する理由を説明します。

5 · 発展

1. 光ファイバーは全反射で高屈折率ガラス芯内に光を閉じ込め、ほぼ損失なく伝えます。高屈折率の芯を低屈折率クラッドで囲む理由を説明します。
2. ダイヤモンドは屈折率約2.42で臨界角約24°と小さいです。上から入った光が出る前に何度も全反射し、よくカットしたダイヤが輝く理由を説明します。

この実験の物理

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