実戦
基礎問
56 光ファイバー
B
物理
C
屈折率nのガラスでできた平板が空
気中に置かれている。 平板の断面
ABCD は長方形であり, AD=1とする。
図のように,スリットSを通して面 ABCD に平行な光を平板の端面に入射
角iで入射する。 真空中の光の速さをcとし, 空気の屈折率を1として,次
の問いに答えよ。
(1) 平板の左端面ABに入射した光の屈折角をとして, sinr を n, iを用
いて表せ。
(2)平板内に進んだ光が平板の下面で全反射を起こすためには、入射角は
どのような条件を満たさなければならないか。 入射角と屈折率nの間に
成り立つ条件式を示せ。
(3) 入射角がいかなる値をとっても平板内に進んだ光が平板の下面から外
に出ないためには,屈折率nの値はどのような範囲になければならないか
(4)(2)の条件が満たされる場合, 平板に入射した光は,図に示すように、平
板の下面と上面で交互に全反射を繰り返しながら平板の内部を進み, 反対
側の端面に達する。 このようにして, 光が辺 AB から辺 CD に到達する。
に要する時間を求めよ。
(首都大