【質問】理科(中学):光が空気から水へ移る時、なぜ曲がるのかわかりません。

〔質問〕
光が空気から水へ移る時、なぜ曲がるのかわかりません。
〔回答〕
空気中と水中とでは「密度が異なる」ということがあり、このことが原因になっています。

まず、密度の違いについては、気体・液体(・固体)ともに分子によってできているわけですが、液体は気体よりも「多数の分子がギュッと寄せ集まっている」という状態になっています。
そのため、空気中を進むよりも、液体中を進む方が「邪魔をするものが多い」状態になっています。
(プールの中では歩きにくいのと同様の話)
 
 
これを踏まえて、
今、便宜的に、光の「先頭」がこのような幅で進んでいるとします。

空気中を進んでいるうちであれば同じペースで進みますが、一番端が水面に到達した瞬間(①)から、「左の進みが悪くなり、右の方はそのまま」ということが起こります。
そのため、→②→③ のような進み方になり(左から順に「進みが悪いゾーン」に入り、右側がそれに引きずられる)、全体の方向が変わることになります。
(全部が液体ゾーンに入れば、同じように進む)

厳密にはもっと複雑な話ですが、端的に言えばこういう話です。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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