必解 85. 〈光の屈折〉
図は屈折率の異なる2種類の透
明な媒質1 (屈折率 n) と媒質 2
(屈折率n2) からなる円柱状の二
重構造をした光ファイバーの概念
図であり,中心軸を含む断面内を
光線が進むようすを示している。
中心軸に垂直な左側の端面から入射した光線が、 媒質の境界で全反射をくり返しながら反対
側の端面まで到達する条件を調べてみよう。 空気の屈折率は1としてよく, 媒質中での光損
失はないものとする。 また媒質2の内径および外径は一定であり, 光ファイバーはまっすぐ
に置かれているとしてよい。
中心軸
L
媒質2
媒質 1
媒質 2
B
(1) 左側の端面への光線の入射角を0とするとき COSα を0と」 を用いて表せ。
(2) 光線が光ファイバー内で全反射をくり返して反対側の端面に到達するための sin0 に対
する条件を 1 2 を用いて表せ。 ただし,0°<0<90°とする。
(3)0° <890°のすべての入射角0に対して境界 AB で全反射を起こさせるための条件を
nとn2 を用いて表せ。
(4) 光ファイバーの全長をL, 真空中での光の速さをcとするとき (2)の条件を満
左側の端面から反対側の端面に到達す7
土地 ミ