プリズム

<解説>

太陽光のような白色光をプリズムに入射させると、光はプリズム内で 屈折します。

一般に媒質１に対する媒質２の屈折率は、それぞれの媒質中を進む 光の速さv1とv2の比で 表されます。光の振動数・波長と速さの関係を使うと、屈折率はそれぞれ の波長λ1とλ1との比と も等しい事がわかります。

n12	=	v1	=	λ1
		v2		λ2

　　　　

屈折率と光の進む方向には、入射角iと屈折角rとを使うと、

n12	=	sin(i)
		sin(r)

　　　　
の関係が成り立ちます。この事から、入射時には混じり合っていたそれぞれの 色の光が、屈折後にプリズムから射出される時には、色(波長)の違いによって、 異なる屈折率の影響で、違った角度にわかれて現れます。このように、それぞれの 光がその振動数に応じた角度で屈折される現象を、光の分散と呼びます。

この時得られる振動数の順に並んだ光の帯をスペクトルと呼びます。スペクトル を知れば、その光の中にどのような振動数の光がどれだけの強さで含まれている かを知る事が出来ます。

視点

以下の視点で教材を眺めましょう。
case 1： 単一の白色光として入射した光の線が、屈折率の異なる物質を透過する 事で、それぞれの色に分離出来る事を確かめましょう。
case 2 : 先に導いた関係式から、光の色と波長(振動数)の関係を学びましょう。

問い

以下の問題を考えましょう。
q 1： 屈折された角度によって、プリズム内の光の経路には差が生じます。 同じ光の速さで入射された光は、同時刻にプリズム表面に到着したと考えて、 次にプリズムから射出される時刻は、それぞれの光の色によって、違いが 生じるでしょうか。
q 2： それぞれの色に分離された状態の光を使って、再び白色光を作るには、 どのように媒質を配置すれば良いでしょうか。