波の屈折に関する記事
波の特性の一つに屈折があります。屈折とは、ある媒質を伝わった波が別の媒質に入るときに起こる現象です。例えば、音波が最初に空気中を伝わり、壁にぶつかると、一部の音波は壁で反射され、一部は屈折します。屈折とは、音波が壁で吸収または透過されるものの、伝搬方向が変化することを意味します。伝搬方向の変化は、音波が前の媒質とは異なる媒質に入るときに速度が変化するために起こります。
入射光線と法線との間の角度を入射角といい、屈折光線と法線との間の角度を屈折角という。
波が新しい媒質に入ったときに速度が増加すると、屈折角も増加する。逆に、波が新しい媒質に入ったときに速度が減少すると、屈折角も減少する。
例えば、音波が空気から水中へ伝わると、音波の速度は低下します。また、地震波が地面から岩盤へ伝わる際も、波の速度は低下します。逆に、波が密度の高い媒体から密度の低い媒体へ伝わる場合は、速度は増加します。
あなたはビーチで遊んだことがありますか？よく観察してみると、大海原の波は必ずしもビーチに向かってくるわけではないことに気づくでしょう。
しかし、海岸に近づくにつれて、波の向きは海岸線と平行になっていきます。これは波の屈折によって起こります。
屈折の法則
同じ時間間隔で、波面1はl1 = v1tの距離を移動し、波面2はl2 = v2tの距離を移動します。ここで、v1は空気などの媒質1における波の速度であり、v2は水などの媒質2における波の速度です。
Pは同じなので、どちらの式も簡略化すると次のようになります。
