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光路実験

平行光を動かして、7種類の屈折と反射を探索。

1〜10本のレーザーは常に平行に並び、一緒に動きます。スライダーや矢印キーでも微調整できます。

入射光屈折光反射光補助線

凸レンズ

平行光を上下に動かし、主光軸に近づく様子を観察。

屈折 · 収束

中央が薄く、縁が厚いレンズに光を通します。

屈折 · 発散

凸レンズ、凹レンズの順に通り、各屈折をたどります。

2枚のレンズ · 4回の屈折

ガラスの中心を軸にレーザーを振り、入射・出射方向を比較。

屈折 · 横ずれ

外側に膨らんだ鏡で平行光が反射する様子を観察。

反射 · 発散

内側にくぼんだ鏡に平行光を当てます。

反射 · 収束

平行光を、向きの異なる小さな面に当てます。

各点で反射 · 全体で拡散

仕組みと説明 +

最初の3つはレーザーを水平右向きに照射し、光束全体を上下に動かします。後の4つは器件の中心を軸に回転します。レーザーは常に平行で、本数は全実験に適用されます。

実際の表面ごとに屈折を計算します。屈折率は空気1、ガラス1.5です。レンズと曲面鏡は球面で、近軸光線は焦点付近で収束するか、虚焦点から出るように見えます。周辺光線には球面収差があります。

虚焦点への逆向き延長線は点線で示し、実際の光路ではありません。平行平板の点線は元の入射方向を示します。法線を表示すると各屈折・反射点の面の向きが分かります。

乱反射は固定の凹凸面と局所法線を使います。有限の器件を外れた光は直進します。二次元の幾何光学モデルで、回折・干渉・部分反射による光強度の分配は含みません。