![[中学理科]難関校で頻出のテーマ！「虹」が出来る仕組みを解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2022/11/hd-wallpaper-g7d0197d10_1920.jpg?fit=1920%2C1280&ssl=1)
みなさんこんにちは、ゆーきゃんです。
今回は、「虹」が出来る仕組みについて解説していきます。
直近だと、ラ・サールや渋幕でこれをテーマとした問題を出題しています。
大学入試でも問われることのあるテーマでもありますが、中学理科の知識で十分に考察できます。
他の難関校でも出題される可能性があるので、ぜひとも「虹」が出来る仕組みを覚えてしまいましょう。
また、本記事と合わせて以下の記事もご覧ください。
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「主虹」が出来る仕組みは？
まずは、「主虹」が出来る仕組みについて見ていきます。
「主虹」では以下の図に示すように、
太陽光は水滴内に入射した後、その内部で1回反射し、そして水滴の外部へと進んでいきます。
太陽光は白色ですが、様々な色の光を含んでいるためそうなっています。
光の色によって屈折率が異なるため、この過程で太陽光がさまざまな色の光に分かれるのです。
これこそが「主虹」なのです。
この詳細について以下では詳しく見ていきましょう。
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水滴内部での光の進み方の考察
ここでは、水滴を球体とみなせるものとして、水滴内部での光の進み方を考察していきましょう。
a~fはすべて角の大きさを表します。
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このとき、以下が成立します。
光の反射や屈折の性質から、上記のことが導かれます。
光の反射・屈折に関する性質に関して不安のある方は、こちらをご覧ください。
また、△OPQ, △ORQはいずれも二等辺三角形であり、反射の法則からc=dであるため、
b=c=d=eも導かれます。
そうすると、b=eであり、光は進行方向を逆にしても同じ経路を通る性質があるため、a=fとなります。
ここでの考察をもとに、「主虹」における色の並びを考えていきます。
「主虹」における色の並びはどうなる？
これを考える上で、以下のことを覚えておきましょう。
そのことを踏まえ、赤色と青色の光が水滴内でどのように進むのかを図示すると以下のようになります。
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この図から、
(赤色の光と水平面のなす角)>(青色の光と水平面のなす角)
となるため、
といえます。
「副虹」が出来る仕組みは？
次に「副虹」が出来る仕組みについて見ていきます。
「副虹」は「主虹」の上部にできます。
「副虹」では以下の図に示すように、
太陽光は水滴内に入射した後、その内部で2回反射し、そして水滴の外部へと進んでいきます。
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先ほどの水滴内の光の進み方の考察をもとに、「副虹」ができるときの赤色の光と青色の光の進路を図示すると以下のようになります。
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この図から、
(青色の光と水平面のなす角)>(赤色の光と水平面のなす角)
となるため、
といえます。
「主虹」とは順番が異なるので、注意しましょう。
まとめ：[中学理科]難関校で頻出のテーマ！「虹」が出来る仕組みを解説！
いかがでしたか。
今回は、「虹」が出来る仕組みについて解説しました。
「主虹」では明るい色がより上部に、「副虹」では暗い色がより上部に位置することを覚えておくとよいです。
また、水滴内での光の進み方もよく問われるポイントなので、こちらもしっかりと理解しましょう。
引き続き、難関校で狙われやすいテーマについて解説してゆきますのでお楽しみに。
最後までご覧いただきありがとうございました。
また、本記事と合わせて以下の記事もご覧ください。
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