問2 図2 のように,透明なガラス製のビー玉が,空のビーカーの底に置かれ ている…
問1 ~問5 に答えよ。
問2 図2 のように,透明なガラス製のビー玉が,空のビーカーの底に置かれ ている。ある透明な液体をビーカーに注ぎ入れて,ビー玉を完全に沈め た。液体中に沈んでいるビー玉が,ビーカーの側面から見えなくなる場合 を説明する文として最も適切なものを,次の1 ~4 のうちから一つ選べ。
- 1 ビー玉と液体の屈折率が等しいため,その境界面で,光は反射や屈折をして真っ直ぐに進む。屈折率が等しければ、反射も屈折も起こりません。
- 2 ビー玉と液体の屈折率が等しいため,その境界面で,光は反射も屈折もしないで真っ直ぐに進む。屈折率が等しいと境界面で光が曲がらず、見えなくなります。
- 3 ビー玉と液体の屈折率が大きく異なるため,その境界面で,光はすべて反射される。屈折率が大きく違うと、境界面がかえって目立って見えます。
- 4 ビー玉と液体の屈折率が大きく異なるため,その境界面で,光はすべて屈折される。すべて屈折されることはなく、見えなくなる理由にもなりません。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は2です。光が異なる物質の境界に入るとき、2つの物質の屈折率に差があるほど、反射や屈折が起こります。ビー玉と液体の屈折率が等しければ、境界面で光は曲がることも反射することもなく、そのまままっすぐ進みます。その結果、ビー玉があってもないときと同じように光が通るため、側面から見てもビー玉が見えなくなります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00001.htm)を加工して作成