波の反射 (reflection)
2つの異なる媒質が接している境界面に向かって，片方の媒質中を進む波がその境界面に当たると，波は境界面で反射する（一般に，波の一部が反射し，残りはもう片方の媒質中に進んで行く（屈折））．境界面の法線と入射線（入射波の向きを表す線）とのなす角を入射角 (angle of incidence)，法線と反射線（反射波の向きを表す線）とのなす角を反射角 (angle of reflection)といい，これら2つの角は等しい（反射の法則 (law of reflection)）．
★ ホイヘンスの原理による「反射」の作図と説明
媒質1の中を進む平面波（波面
AB
，入射線
a
,
b
，速さ
v1
）が入射角
i
で境界面に当たり，反射角
j
で反射して反射波（波面
CD
反射線
a′
,
b′
，速さ
v1
）となる．ホイヘンスの原理に則った下記の手順で作図すると，反射の法則が成り立つことがわかる．
(1)
入射波面
AB
をひく．（
AB⊥a,b
）
入射線
a
上の素元波が点
A
に達したとき，入射線
b
上の同位相の素元波は点
B
にある．その素元波が点
B
から点
D
に到達するまでにかかる時間を
t
とすると，
BD=v1t
である．
(2)
点
A
を中心に半径
BD=AC
の半円をひく．
点
A
にあった素元波は時間
t
だけ経過する間に，半径
AC
の半球面上まで広がる．
(3)
点
D
から半径
AC
の半円に接線
DC
をひく．（
DC⊥AC
）
AD
上に中心をもつ無数の素元波の半球面に接する共通面（包絡面）
CD
が，入射波面
AB
の，時間
t
だけ経過した後の反射波面である．
(4)
CD
に垂直に反射線
a′
,
b′
をひく．
入射線
a
,
b
の反射線は，それぞれ
a′
,
b′
となる．
△ABD
と
△ACD
において
AD
は共通であり，
AC=BD=
v1t
となるので，
△ABD≡△ACD
である．よって，反射の法則が成り立つことが分かる．
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学生スタッフ作成
2021年12月14日
