全反射は空気中から水面に向けて光を当てた時には起こらないと解説に書いてあったのですが、なぜですか？

物理の問題です。この問題の分かりやすい解説を作るという課題が出ました。考えてもあわりよくわからないので解説して頂きたいです🙇🏻‍♀️

問12 A君が水中に潜って水面を見ている。 A君からは、 水面を通した景色はどのように見えるだろうか。 次の各問いに答えよ。 作図はフリーハンドでもよい。角度についても大 きさを正確に表す必要はないが特徴をとらえて 描くこと。 60° -30° (1) 図中の(ア) は水面に垂直な方向から入射 してA君の目に届く光の経路を示している。 (イ)、(ウ)の経路で水面から A 君の目に届く光の経路について、 水面に届く以前の光の経路を実線 で作図せよ。 ただし、空気の屈折率を1. 水の屈折率を1.3 (=^) とする。 (2) A君から水面を通して見られる建物などの景色を真上 (アからの光が来る方向) を中心にし、 解 答欄の上辺を海岸の方向として描け。ただし、ア~ウの方向からの景色を図中に含めること。

中一 理科の光についてです。 図2･図3のように半円型レンズに光を当てると、光はどのように進むか。という問題です。 答えは、図2がア、カ 図3ウ、オ です なぜこのように進むのかの考え方がわかりません。教えてください

図2 光 トカ ア オ I 図 4 図3 X ア 光カ CT オ 直方体のガラ

=は入らないのですか？

332 光の屈折と全反射■ 図のように, 境界面 AB で 物質Aと物質Bが接しており, 境界面 BC で物質Bと物質 Cが接している。 物質 A, B, C の絶対屈折率は, それぞ 物質B れna, n, nc である。 また, すべての物質は透明であり, 境界面ABとBCは無限に広い平行平面である。 単色光 物質 C 物質A -境界面AB -境界面BC が入射角 0A で物質A側から境界面AB に入射するとき, 次の各問いに答えよ。 (1) 境界面 AB における屈折角を0B とする。 OA, OB, NA, NB の間に成立する関係式を示せ。 (2) 入射した光が境界面BC に到達する条件を, 0, NA, NB を用いて示せ。 (3) 入射した光が境界面 BC で全反射する条件を, 0, NA, NB, nc を用いて示せ。 [弘前大改] 例題62,340

空気中からプリズムにはいるときの臨界角は考えないのですか？

第3編 波 30° 331 光の屈折と全反射 図のような断面をもった屈 折率√3のプリズムがある。 その1つの面に、 図のように 空気中から60°の入射角で光を入射させた。 光の進路を図 60° 示せよ。 ただし、全反射以外の反射光はかかなくてよい。 また,屈折や全反射が起こる点での入射角,屈折角, 反射角を図中に記入せよ。 なお、 空気の屈折率は 1 とする。 [鹿児島大改] 例題 62,341 60°

【光の屈折】 ①これの臨界角i とはどこのことですか？ 角rの違いと分かりません。 ②CA面への入射角が60度だから全反射起こる理由も分かりません。 ③そして2枚目の続き写真なんですけど、どっちに屈折するのかどうやってわかるんですか？

例題20 光線の経路 空気中に屈折率が、2の透明な物質でできているプリズ ム ABCがある。 このプリズムのAB面に垂直に入射した 光線の経路を作図せよ。 ただし, AB面で反射した光や プリズム内で2回以上反射した光は考えなくてよい。 ●)センサー852回目はん 屈折の法則 sin i N₂ sin r n1 n : 物質 2 : 物質 臨界角 2 sin io=112 = n12 8 第Ⅲ部 波 の絶対屈折率 の絶対屈折率 N₂ √√2-sini 3.0 x 10+ 3.0 x 10° ■解答 屈折率 n =√2より 臨界角を 求めると. 大きい小さい 全反射 Sikz sin 30° 277 278 279 280 282 283 A 160° sin i = よって, i = 45° CA面への入射角が60°(>i) だから、 全反射が起こる。 BC面で屈折の法則より ゆえに, sinr= 1 √2 A 15.0×10°[m] B 60 ( 1 Sin sin √2h よって, r=45° なので、上図のような経路となる。 13 30% 30°p 30° -30° STOP

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

(2)の答えがfだったのですが、 解説を見てもいまいち理解できませんでした。 なぜそうなるのか教えていただけるとうれしいです。。

光と力に関する次の1~3の問いに答えなさい。 [実験] 図1のように、正方形のマス目の描かれた厚紙の上に透明で底面が台形である四角 柱のガラスX と、スクリーンを置き、光源装置から出た光の進み方を調べた。 図2は,点P を通り点Qからガラス Xに入る光の道筋を厚紙に記録したものである。 次に, 光源装置 移動し、図2の点Rを通り点Sに進む光bの進み方を調べると. 光♭は,面で屈折し てガラスXに入り、 ガラス Xの中で面 B, C で反射したのち, 面Dで屈折してガラス X か ら出てスクリーンに達した。 このとき,B,Cでは, 通り抜ける光はなく,全ての光が反 射していた。 ガラスX 図1 スクリーン 光 光源装置 ガラスXは,側面が 底面に垂直である。 図2 efgh 面 CX ..ガラスX スクリーン D 面 B- 光b 面A 光a 図中のガラスXは,ガラスX の 形を写し取ったものである。 (1) 次の文の①, ② の { | の中から,それぞれ適当なものを1つずつ選び、 その記号を書け。 また,③に当てはまる最も適当な言葉を書け。 ① ( ) ②( ) 3( ) イ小 光がガラスから空気中へと屈折して進むとき,屈折角は入射角より① ア 大きく さく}なる。また,このとき,入射角をウ 大きく 2 エ 小さく}していくと, 下線部の ような反射が起こる。 この下線部のように反射する現象を ③ という。 (2) 図2の点e〜h のうち, 光 b が達する点として, 最も適当なものを1つ選び, e〜hの記号で 書け。( )

(3)の答えがェの理由が分かりません。解説お願いします

点) 7 氏 3 K : R 実験1. 図1のように, 半円形 のガラスの中心を光が通るよ うに, 光源装置で光を当てて 光の道すじを観察した。 実験 2. 図2のように, 和実さ (図2 んは、床に垂直な壁にかけた 鏡を用いて, 自分の 像を観察した。 な お, 和実さんの全身 の長さは154cm, 目の位置は床から 142cm, 鏡の縦方 向の長さは52cm, 鏡の下端の位置は 床から90cm, 和実 さんととの距離 は100cm とする。 光ファイバー 154cm 図1 IN 半円形の ガラス 07 100cm 空気とガラスの 境界面 142cm 図3 アレ ATOST 光源装置 (1) 実験1について, 光の進み方 を表したものとして, 最も適当 なものを、図3のア〜エから一 つ選び, その符号を書きなさい。 人の中文(2点) (2) 実験1について, 光がガラス から空気へ進むときの入射角を 大きくしていくと、 全反射が起きた。 このような光の性 質を利用しているものとして, 最も適当なものを、次の ア~エから一つ選び, その符号を書きなさい。 (2点) ア. エックス線写真 光源装置 イ. けい光灯 52cm 半円形の ガラス 90cm RU 空気と ウエガラス の境界面 エ. 虫眼鏡 (3) 実験2について, 和実さんから見える自分の像として, 最も適当なものを、次のア~エから一つ選び, その符号 を書きなさい。 (2点) ア (4) 思考力 次の文は, 実験2において, 和実さんが全 身の像を観察するために必要な鏡の長さと, その鏡を設 置する位置について述べたものである。 文中のX], Y に当てはまる値を、 それぞれ求めなさい。 ただし, 和実さんと鏡との距離は変えないものとする。 (3点) 和実さんが全身の像を観察するためには, 縦方向の 長さが少なくとも X cmの鏡を用意し, その鏡の 下端が床から Y cmの位置になるように設置すれ ばよい｡ 77.21 6 水溶液とイオン |

(2)の答えがアで、(3)の答えは写真にのっているようになるのですが、何故そうなるのか分かりません。解説お願いします。

通する 見ら 。 つく。 2020円 作成) され ものであり、日本で ある。 例えば, マグニチュードの数値が2大きくなる| マグニチュードは,地震の規模を と、エネルギーは い 倍になる。 ア イ エ あ 7 10 10 い 32 1000 32 1000 WA PRO 2② 光と音 太郎さんは光の進み方につい 図 1 て調べるために, 白い半透明の 紙と黒い2つの角筒を用いて図 1のような形をした装置を製作 した。 装置の外側の角筒の片面 には小さな穴があけられてい る。また, 内側の角筒の片面に 小 は白い半透明の紙が貼られ,これがスクリーンの役割をし ている。 図1の矢印の方向から内側の角筒をのぞき込むこ とで、小さな穴を通過した光がスクリーンに映る様子を観 察することができる。 この装置を使って, 太郎さんは実験 を行った。 (1)~(4) の問いに答えなさい。 (各4点) 内側の角筒 外側の角筒 白い 半透明の紙 (スクリーン) ○小さな穴 有 (4