水の中で浮かび上がるコイン（２０２０年群馬）

図Iのように,茶わんの底に硬貨を置き,点Oから茶わんの中を 見たところ、硬貨は見えず茶わんの内側の点O'が見えた。次に. 茶わんの中に水を入れながら,点Oから茶わんの中を見たところ, 図IIの水面の高さまで水を入れたとき、硬貨の点Aが初めて見えた。
なお,図の点線は,水を入れる前に点Oから茶わんの中を見たと きに見えた点0'と点Oを結んだ直線を示している。

入射角と屈折角

(1) 光が水中から空気中へ進むときの,入射角と屈折角の大きさの関係として適切なものを、次のア~ウから選びなさい。

　　　ア入射角<屈折角　　　イ 入射角=屈折角　　　ウ入射角>屈折角

水から空気　入射格＜屈折角の関係がある。よってア

空気から水　入射角＞屈折角　　　　　

空気からガラス　入射角＞屈折角　　　ガラスから空気　入射格＜屈折角

水から空気、ガラスから空気では屈折角の方が大きいので、全反射を起こして外に光が出ないこともある。

屈折光の作図

コインが見え始めた時の水の位置での屈折

(2) 次の①②の問いに答えなさい。

①図Ⅱで、硬貨の点Aから出た光が点Ｏまで進む道筋をかきなさい。

コイン全体が見えるときの作図

②図IIからさらに水を入れた場合,硬貨の点Bが初めて見えるときの水面の高さとして最も適切なものを、図II のア~ウから選びなさい。

水から空気へ出るときの境界でＡが初めて見えるときの境界点をＡ’

Ｂが初めて見えるときの境界点をＢ’とする。

水から空気への入射角は同じことから、ＡA'とBB'は平行である。

ＢＢ’が目とＯ’を結ぶ直線との交点になるのはアの水面の時である