光学のススメ 16章 自然界の光（１） 屈折・分散・回折・干渉による現象 12T5072D藤井貴大 目次 • 魚から見た外界 • 虹 • 暈 • ブロッケン現象 • シャボン玉の色 • まとめ 魚から見た外界 ・水中から水の外の景色を見た場合 180°の範囲の光線が目に届く ・全反射により水底の光線も目に届く ・円形の境目は臨界角に相当する ＊水から空気への臨界角は約48.6度 水面の見える様子 魚の目に届く光 水面の見える様子 実際の写真 虹 ・虹は空にある無数の小さな水滴に太陽光があたりできる ・虹の色は分散により作られる ・水滴の中で太陽光が反射する角度によって強くなる色が異なる ・副虹は２回、水滴内で太陽光が反射することにより作られる 虹と副虹 角度 水滴中での光の進み方 虹の見つけ方 ・雨が止んだ直後、太陽との逆方向 ・太陽高度が低い朝や夕方 雨が降っていないとき →滝 虹と太陽高度 善五郎の滝 暈（かさ） 暈：太陽や月に薄い雲がかかった際にその周囲に現れる光の輪 内暈：太陽を中心に約22°の角をナス円の方向に見える 外暈：太陽を中心に約46°の角をナス円の方向に見える 日暈：太陽の周りにできるもの 月暈：太陽の周りにできるもの 暈（かさ） 暈は氷の結晶の中を光が屈折することでできる 最小偏角の公式 δm：偏角 θ：入射角 ｎ：屈折率 例）赤色光 θ＝60° n=1.3060 → δm=21.536° 青色光 θ＝90° n=1.3136 → δm=22.112° ブロッケン現象 観察者の影の周りに虹色の光の輪が現れる現象 小さな水滴の回折によりできる 大きさは約３°～５°程度 シャボン玉の色 ・シャボン玉の色は干渉によって作られている ・表面と内側の２つの反射光で干渉している ２つの反射光の位相差 σ：光の位相差 ｎ：膜の屈折率 ｄ：膜厚 λ：波長 σ＝(４πnd)/λ 光路差 ｍλ 光が強め合う (ｍ＋1/2)λ 光が弱め合う m:整数 λ:波長 まとめ ・水中から外界を見た際の視界の広さは屈折による ・シャボン玉の色の違いは干渉の作用による ・光の屈折・分散・回折・反射の性質により、 虹や暈、ブロッケン現象などのが発生する。 参考文献 ・Gigazine http://gigazine.net/news/20131120-animals-see-world/ ・amanaimages https://amanaimages.com/info/infoRF.aspx?SearchKey=28022000571&G roupCD=0&no= ・「虹スクリーン」で教室に虹を http://www2.hamajima.co.jp/~tenjin/labo/nijiscr.htm ・ブロッケン現象とグリーンフラッシュ http://www.geocities.jp/kockspages/kouzan/phenomena.html ・第二部－３－ 大気と海の科学 http://www.s-yamaga.jp/nanimono/taikitoumi/kishokogaku.htm
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