全反射と臨界角の関係：入射角の最小値について解説

全反射が起こる入射角の中で最も小さい角度は「臨界角」と呼ばれています。これは光が異なる屈折率を持つ2つの媒質の境界で、反射と屈折が同時に起こる特別な角度です。この記事では、臨界角の定義、計算方法、そしてその役割について詳しく解説します。

1. 全反射の基本概念

全反射とは、光がある媒質から別の媒質に進む際に、入射角が特定の角度を超えると、屈折せずにすべての光が反射される現象です。これが発生するのは、入射光の角度がある「臨界角」より大きい場合に限られます。

臨界角は、光が異なる屈折率を持つ2つの媒質の間で全反射を起こすための最小の入射角です。具体的には、光が「屈折角」が90度に達する角度です。この角度より大きい入射角であれば、光は完全に反射され、屈折することはありません。

臨界角は、スネルの法則を用いて計算できます。スネルの法則によると、以下の式で臨界角（θ_c）を求めることができます：
sin(θ_c) = n₂ / n₁
ここで、n₁は入射光が進む媒質の屈折率、n₂は光が進む先の媒質の屈折率です。

臨界角は光ファイバー通信や光学機器など、さまざまな技術において重要な役割を果たしています。例えば、光ファイバー通信では光がファイバー内部で全反射を起こすことで、効率よく情報を伝送することができます。

全反射が起こる入射角の最小値は、臨界角です。臨界角はスネルの法則を使って計算でき、光が屈折しないように反射されるための重要な基準となります。光学技術や通信の分野で、この概念は非常に重要です。