スネルの法則計算機

スネルの法則は、光線が透明な媒質の境界を通過するときに方向をどう変えるかを表します。第一媒質の屈折率と入射角の正弦の積は、第二媒質の屈折率と屈折角の正弦の積に等しくなります。どちらの角度も、境界面そのものではなく、境界に垂直な仮想の線である法線から測ります。 屈折率は、真空中の光速を物質中の光速で割った値です。真空では正確に一、空気ではほぼ一で、可視光に対する水の屈折率は約 1.333、一般的なガラスでは 1.5 前後です。正確な値は波長、温度、組成、材料構造によって変わります。精密な光学設計では、一般的な丸め値ではなく、実際の材料と波長に対応する屈折率データを使ってください。 屈折率の高い媒質へ進む光は法線に近づく方向へ曲がり、屈折角は入射角より小さくなります。低い媒質へ進む場合は法線から離れる方向へ曲がります。この計算機はスネルの法則を変形し、第一屈折率と入射角の正弦の積を第二屈折率で割り、その逆正弦から第二の角度を求めます。JavaScript の三角関数に合わせて、度とラジアンを相互に変換します。 屈折率の高い媒質から低い媒質へ光が進むと、必要な屈折角の正弦が一を超えることがあります。この場合、スネルの法則を満たす実数の透過角は存在せず、全反射が起こります。境目となる入射角を臨界角と呼びます。これを超えると、理想的な境界面は光線を第一媒質へ反射し戻します。光ファイバー、プリズム、多くの光学センサーはこの効果を利用しています。 光線モデルは、平坦な境界、均質で等方的な媒質、明確な波長を仮定します。反射強度、偏光、吸収、散乱、表面粗さ、多層干渉は計算しません。実際の界面で全反射が起こると、第二媒質側にわずかなエバネッセント場が広がることがあります。振幅、位相、偏光を扱う場合は、波動光学やフレネルの式が必要です。 授業での光学、水槽の見え方の推定、プリズムの光路検討、レンズ系の確認、屈折の簡単な比較に利用できます。屈折率には正の値、入射角には零度以上九十度未満を入力してください。零度で入射する光は法線に沿って進み、曲がりません。資料の角度が法線基準か表面基準かを必ず確認してください。取り違えると答えが大きく変わります。