全反射が起きる2つの条件とは？臨界角の求め方と公式の導出を完全整理

全反射が起きる2つの条件とは？臨界角の求め方と公式の導出を完全整理とはどのようなものなのか? 詳しい意味を整理してお届けします。

光学における全反射とは、光が異なる物質の境界面に入射した際、境界面を透過して屈折する光（屈折光）が存在せず、入射した光エネルギーの100%が境界面で反射される現象を指します。通常の鏡による反射では数パーセントの光が吸収・散乱されますが、全反射では光量の損失が原理的に生じません。

この現象が発生するためには、以下の2つの必須条件を同時に満たす必要があります。

• 条件1（媒質の屈折率 大小）：光が「屈折率の大きい媒質（密な媒質）」から「屈折率の小さい媒質（疎な媒質）」へ進むこと（例：水中から空気中、ガラスから空気中）。
• 条件2（入射角と臨界角の関係）：境界面に対する「入射角 $\theta_1$」が、その物質固有の「臨界角 $\theta_c$」よりも大きいこと（$\theta_1 > \theta_c$）。

試験対策や記憶の定着における全反射 条件 覚え方としては、「大から小へ、角度は大」というワンフレーズを頭に入れておくとミスを防げます。屈折率が「大 $\rightarrow$ 小」の向きに進み、入射角が「臨界角より大」になった瞬間にのみ、屈折光が境界を越えられなくなります。