問3 図3 のように試験管の中のチョークを見ることができなかったのは，全反射が原…
（1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する） 光の性質について，問1 ～問5 に答えよ。 図1 のようにチョークを入れた試験管を，何も入っていない空のビーカーの中に置いた。この ビーカーの中に水を注ぎ入れ，試験管やチョークの見え方を観察した。 ビーカー 試験管 チョーク 図1 ビーカーを横方向から観察すると，図2 のように試験管もチョークも見ることができた。次 に，上方向から観察すると，図3 のように試験管は見ることができたが，チョークを見ることは できなかった。 図2 図3
問3 図3 のように試験管の中のチョークを見ることができなかったのは，全反射が原因だと考 えられる。水の屈折率は1．33，ガラス（試験管とビーカー）の屈折率は1．45 である。見えな くなる原因となる全反射は，光がどの物質から，どの物質に向かうときに起こるか。最も適 切なものを，次の1 ～6 のうちから一つ選べ。
- 1 試験管内の空気から，試験管のガラスに向かうとき。空気からガラスへは、屈折率が大きくなる向きです。
- 2 試験管のガラスから，ビーカー内の水に向かうとき。ガラスから水へ向かうときに、全反射が起こります。
- 3 ビーカー内の水から，ビーカーのガラスに向かうとき。水からガラスへは、屈折率が大きくなる向きです。
- 4 ビーカーのガラスから，空気に向かうとき。この位置は、チョークが見えなくなる原因ではありません。
- 5 ビーカーのガラスから，ビーカー内の水に向かうとき。ガラスから水へ向かう向きですが、位置が原因と合いません。
- 6 ビーカー内の水から，空気に向かうとき。水から空気へは起こり得ますが、この場面の原因ではありません。
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。全反射は、屈折率の大きい物質から小さい物質へ光が進むときにだけ起こります。ガラスの屈折率1.45は水の屈折率1.33より大きいので、試験管のガラスからビーカーの水へ向かうときに全反射が起こり得ます。逆向きの3や5では起こらず、1は空気からガラスなので屈折率が大きくなる向き、4と6は見えなくなる原因の場所ではありません。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00018.htm）を加工して作成