屈折率と角の計算

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光が異なる媒質間を移動するとき、光の速度が変わるため、その進行方向も変わります。
これが屈折の現象であり、屈折率と屈折角が光が物質中でどのように変化するかを計算します。

入射角 : 

入射媒質屈折率 : 

屈折媒質屈折率 : 

屈折角 : 

臨界角 : 

光の屈折率(Refractive Index):

光の屈折率は、物質中を進む光の速度が真空中を進む光の速度に比べてどれだけ遅くなるかを示す値です。
物質の種類や密度によって異なります。
光の屈折率は通常、nという記号で表され、次のような式で定義されます。
$$n=\frac{c}{v}\quadここで、$$
・\(n\) は屈折率
・\(c\) は真空中での光の速度(約299,792,458 m/s)
・\(v\) は物質中での光の速度

屈折角(Refracted Angle):

屈折角は、光がある媒質から別の媒質に入射する際に、界面での光の進行方向の変化を示す角度です。
屈折角は入射角と屈折率によって決まります。
スネルの法則と呼ばれる法則によって定義されます。

$$n1\:sin(θ1)=n2\:sin(θ2) $$
$$θ2=sin^{-1}\left(\frac{n1}{n2} sin(θ1)\right) \quad ここで、$$

・\(n1\) は入射媒質の屈折率
・\(n2\) は屈折媒質の屈折率
・\(θ1\) は入射角
・\(θ2\) は屈折角

臨界角

臨界角とは、その入射角を超えると全反射する最小の入射角のことです。
全反射の臨界角\(θc\)は $$θc=sin^{-1}\left(\dfrac{n2}{n1}\right)$$

屈折率の参考です。

物質 屈折率 備考
空気 1.000292 0℃、1気圧
二酸化炭素 1.000450
1.309 0℃
1.3334 20℃
エタノール 1.3618
パラフィン油 1.48
ポリメタクリル酸メチル 1.491 20℃
水晶 1.5443 18℃
石英ガラス 1.459
光学ガラス 1.43 - 2.14
サファイア 1.762 - 1.770
ダイヤモンド 2.417

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