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HPO機密日誌

自己をならふといふは、自己をわするるなり。

光の色と光の速度

ある本で光の色の違いは、速度の違いだと読んだ。簡単にしか書いてなかったので、調べてみたがよく分からなかった。

Question:
光の速さは光の色(=波長)によって屈折率が異なる
ということについて質問です。

屈折率は n = (媒質Aでの速さ)/(媒質Bでの速さ)
で表され、波長が小さいほうが屈折率が大きいので

光というものは光の色(=波長)によって速度が異なると考えていいのでしょうか?


Answer:

光というものは光の色(=波長)によって速度が異なると考えていいのでしょうか?
真空中では 同じ
物質中では 異なる。
なお、蛇足ですが、物質中では 真空中より遅くなります。

光の速さは光の色(=波長)によって速度が異なるんですか? 【OKWave】

どれくらい違うか?

しかしながら光の速度は、屈折率により変わるので環境下によって異なります。一般的に光速度として知られているのは真空中の約30万Km/秒では無いでしょうか?(真空中では屈折率が1.00の為、光は最速で動く事が出来ます。)地球1周を約4万kmとした時、『光は1秒間に地球を7回り半』出来る事になります。

細かく言うと光は様々な波長の集合体で、それぞれの波長毎に屈折率が異なるので、ここでは可視光の大体真ん中の波長であるオレンジの589.3nmでの屈折率を代表例として説明していきます。

まず、屈折率が大きくなればなるほど遅くなります。例えば空気の屈折率は1.00029なので、真空中よりも空気中の光若干だけ遅くなります。水の屈折率は1.33なので、水中での光速度は約22.5万km/秒と25%ほど遅くなります。ダイアモンドの屈折率は2.42にもなるので、光速度は真空中の半分以下の約12.4万km/秒となってしまい、実はこれがダイアモンドが美しい秘密の一つである様です。

頭がおかしくなりそうな『光速度』の豆知識 | レーザーポインター屋のブログ 『 Laser Quest ( レザクエ ) 』

もう少し難しい論文もあったが、せいぜい私についていけるのはこの記述程度。

光の速度と色

光の色は波長(あるいは同じことですが、振動数)で決まっています。(中略)波長と振動数の間には反比例の関係があります。(中略)なぜなら、「真空中の光の速度(一定)= 真空中の波長 / 周期」の関係が成り立ちますが、右辺の量「1/周期」は、振動数にほかならないからです。

Quizでわかる物理: なぜ?がわかれば面白い - 大上雅史 - Google ブックス

うーん、わかったような、わからないような。