ピンちゃんの赤貧日記

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水滴の屈折率と虹の関係について述べよ
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    そもそも、何かが見えるとはどういうことか。ここから説き始めると大長編エントリになってしまうから、詳述はしない。単純に、人間には目があって、可視光(人間が識別できる電磁波)を網膜が感受すると、光の波長に応じて色として認識する。その程度の理解でいいと思う。

    人間は太陽光を白として認識するが、それはあらゆる波長の光が混ざり合っているからである。光の波長を分離して見れば、それぞれの色として認識するのである。例えば、三角柱のプリズムで光を分離している画像を見たことがあると思うが、これはプリズム内での光の進み方(屈折の仕方)が波長によって違うので、分離されるのである。

    プリズムはたいてい三角柱であるが、水滴は球であると仮定してよい。水滴を横から見ると円なので、2次元的に考えると、太陽光が宇宙空間から地球の空気層に達し、水滴の中で屈折したあと(水滴の境界面で)反射し人間の目に入ってくる。それが虹である。

    何故そういえるかというと、虹というのは、太陽を背にした状態で見えるので(大まかな話だが、太陽と人間の目の間に虹は見えない)、水滴内での反射光であることが分かる。

    ・・・

    ここまで書けば、だいたいわかったとは思うが、虹は本来同心円状に見えるはずのものである。いつも下半分が見えないのは、物理現象ではなく視界の問題である。障害物があって見えないのである。

    最後に、水滴の屈折率と虹の関係についてであるが、赤色光で40度、紫外光で42度の角度で水滴内で反射して戻ってくる。ただし、この数値自体は実験しないとわからないことなので(しかも、図を用いて説明しないと分かりづらいであろう)、数値に関しては減点対象としない。

    ただし、我々が普通に見る虹(主虹)の外側がなぜ赤く内側が青いかについて考察していない場合は減点対象になる。
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