新入社員の独り言 STEP1:光の性質 宿題解答

問題

三角プリズム
三角プリズム
ここに、
  • 三角プリズム
  • 鉛筆
  • 虫ピン4本
  • コンパス(方位磁石ではなく両脚器の方)
  • 三角定規
があります。このプリズムの材質の、おおよその屈折率(分散は無視する)を求めるには、どうしたら良いでしょうか?(某国の高校卒業試験を少しアレンジしました)

回答

プリズムです
まず、紙の上に、鉛筆、ピン2本と定規を使って、プリズムに対して直線を引きます。プリズム沿いにも直線を引きます(プリズムを上から見た図)。
向こう側のピンが1つに見える方向を見つけ、残る2本のピンで同様に直線を引きます。
プリズムを移動させ、両方の交点を結んだ状態で上から見るとこのようになります
プリズムへの入射(出射)面を考え、コンパスで下図のように垂線を引きます
(ここでは、入射側の光線とプリズムの界面に着目しました。)
以下の通りコンパスで単位円を描き、プリズムへの入射角と屈折角をそれぞれα、βとします。
空気の屈折率を1としてスネルの法則を考えると、
sinα= n・sinβ
なので、定規で長さを測れば屈折率nが求まります。

STEP1:光の性質    STEP2:光の振る舞い

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