水を入れた水そうの中から、水面に向けて光を当てます。水面に当てる向きをだんだん寝…
水を入れた水そうの中から、水面に向けて光を当てます。水面に当てる向きをだんだん寝かせていくと、ある角度をこえたところから光は水の外へ出ていかなくなり、すべて水面ではね返って水の中にもどるようになりました。この性質を利用しているものと、その利用のしかたの説明として、最も適切なものはどれか。
- ⑴ 偏光サングラス。レンズに入った光がレンズの内側で残らずはね返るので、まぶしい光が目まで届かなくなり、水面のぎらつきが弱まる。偏光サングラスは、決まった向きに振動する光を通さないはたらきでまぶしさを減らしており、別のしくみです。
- ⑵ 鏡。表面のガラスに当たった光が残らずはね返るので、裏側に何もぬらなくても、向こう側が透けずに明るい像がはっきりと見える。鏡がよく反射するのは裏にぬられた金属の膜のはたらきによるもので、ガラス表面ですべてはね返るからではありません。
- ⑶ 虫めがね。厚いレンズに入った光が、レンズの内側の面で外へ出られずに残らずはね返り、はね返った光がたがいに向きをそろえて出口の1点に集まるので、当てた紙をこがすほど強い明るさになる。虫めがねは光を集めますが、そのはたらきはレンズを出入りするときの屈折によるもので、内側ではね返しているわけではありません。
- ⑷ 光ファイバー。細いガラスやプラスチックの糸に入れた光が、外へ出ようとするたびに境界面ではね返され、多少曲がった道すじでも弱まらずに遠くまで伝わる。光ファイバーは、光が境界面ですべてはね返る性質を使って、細い糸の中に光を閉じこめたまま遠くへ送っています。
解説
正解は⑷です。光が水やガラスから空気へ出ようとするとき、境界面に当たる向きがある角度をこえると、光は外へ出られずにすべてはね返ります。これを全反射といいます。光ファイバーはこの性質を利用して、細い糸の中に光を閉じこめたまま、多少曲がった道すじでも遠くまで信号を送っています。虫めがねは屈折、鏡は裏の金属の膜による反射、偏光サングラスは光の振動の向きを選ぶはたらきで、いずれも別のしくみです。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。