Q1:光が境界面に対して垂直(入射角0度)に入った場合、屈折角はどうなりますか?
A1:入射角が0度の場合、屈折角も0度となり、光は一切折れ曲がらずに直進します。境界面で光の車輪の両側に同時に減速がかかるため、進路が曲がる原因が生じないからです。ただし、折れ曲がらないだけであっても、物質中を進む光の速度そのものは遅くなっています。
Q2:入射角と屈折角の測定で、境界面を基準にしてしまう癖が直りません。どうすれば良いですか?
A2:問題用紙を受け取ったら、まず境界面(水面やガラス面)に目立つ色のペンで直角マーク(∟)を書き込み、「法線」を主役に仕立てる習慣をつけてください。角度の円弧を描く際、「必ず点線(法線)からスタートして光線へ向けて線を引く」という身体的なルールを設けることで、視覚的な錯覚を完全に封殺できます。
Q3:高校物理でスネルの法則の公式をどっちが分子か分母か忘れてしまいます。簡単な覚え方はありますか?
A3:分数の形($\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{n_2}{n_1}$)で覚えようとすると、添え字の「1と2」が上下で逆転するため混乱の温床になります。おすすめは分母のない積の形、「$n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2$(自分側の屈折率 × 自分の角度のサイン = 相手側の屈折率 × 相手の角度のサイン)」で覚えることです。この表記であれば上下を取り違えるリスクがゼロになります。
Q4:空気中から水へ光を入れるときにも、角度を大きくしていけば全反射は起きますか?
A4:絶対に起きません。全反射は「屈折角が入射角よりも大きい(入射角 < 屈折角)」という状況でしか発生し得ないためです。空気から水へ入る場合は「入射角 > 屈折角」となり、屈折角は最大でも約48.6度までしか広がらないため、光は必ず水の中へ進入します。全反射はあくまで「密から疎(速度が遅い媒質から速い媒質)」へ進むときだけの限定現象です。