直感的理解

波が媒質 1 から媒質 2 に斜めに入ると、速さが変わるため進む方向が曲がります。これが屈折です。遅くなると法線に近づき、速くなると法線から離れます。

このとき振動数 \(f\) は変わらないのが重要。波長は \(\lambda = v/f\) なので、速さが変わればそのまま波長も比例して変化します。

✏️ 求めるもの

(a) 媒質 1 での波の速さ \(v_1\)、(b) 媒質 2 での波長 \(\lambda_2\)。

👀 観察のポイント

🔧 使う道具

波の基本式：\(v = f\lambda\)（速さ＝振動数×波長）
屈折の法則：\(\dfrac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \dfrac{v_1}{v_2} = \dfrac{\lambda_1}{\lambda_2} = n_{12}\)
振動数不変：\(f_1 = f_2\)（境界を越えても変わらない）

(a) 媒質 1 の速さ：\(v_1 = f\lambda_1\) で計算
(b) 媒質 2 の波長：屈折率 \(n_{12}\) と媒質 1 の波長 \(\lambda_1\) から \(\lambda_2 = \lambda_1 / n_{12}\)
別ルート：\(v_2 = v_1 / n_{12}\) を先に求め、\(\lambda_2 = v_2 / f\) としても同じ結果

注意

「屈折率が大きい媒質」は「速度が遅い媒質」。\(n_{12} = v_1/v_2\) の定義を取り違えないこと。振動数が変わらない点が鍵。

💡 ヒント：波の屈折