光学の扉を開く「曲がった」箸

平らな箸をコップに斜めに刺すと、元々まっすぐだった線が水面で不思議な「折れ」を見せます。これは魔法ではなく、光が異なる2つの物質の境界面で優雅な「曲がり舞」を踊っているからです。

光が第1種の媒質から、この媒質と第2種の媒質の境界面に光が入射するとき、エネルギーは面白いように分配されます：一部の光は第1種の媒質に戻り、この現象を「光の反射」といいます一方でもう一方の光は第2種の媒質に入り、この現象を「光の屈折」といいます。

幾何光学の基盤：屈折の法則

• 入射角と屈折角：入射光線と法線のなす角 $\theta_1$ を入射角といいます一方で屈折光線と法線のなす角 $\theta_2$ を屈折角といいます。
• 屈折の法則（スネルの法則）：屈折光線、入射光線、法線は同じ平面上にあり、屈折光線と入射光線は法線の両側に位置します。入射角の正弦と屈折角の正弦は比例関係にあります。
• 基本式：$$\frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = n_{12}$$
• 光路の可逆性：覚えておいてください、屈折現象では光の経路も可逆ですつまり、光が媒質2から元の屈折光線の逆方向に進む場合、元の入射光線の経路に沿って戻ってくるということです。