【疑問】光速度不変なのになぜ水中で光が遅くなるのか【ゆっくり解説】【雑学】
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- čas přidán 20. 08. 2024
- なぜ光は水中で遅くなるのか、
屈折はなぜ起こるのかをゆっくり解説しました。
茶番は
『社会に適応する八握剣異戒神将魔虚羅』
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参考資料：
・ニュートン式 超図解 最強に面白い! ! 光
amzn.to/48wHmG5
・やさしくわかる！ 文系のための東大の先生が教える 光の不思議
amzn.to/3URPnCq
・光の物理
amzn.to/3ORp0sy
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#ゆっくり解説#ゆっくり科学#9割が知らない雑学#ゆっくり#サイエンス#光はなぜ水中で遅くなるのか
霊夢のボケガン無視解説する魔理沙好き
見事に全部スルーしてて草
スルーにヘコたれず何度もボケを振る健気な霊夢……
「いっこく」を争う堂ほんとに大好きなんだけど
掴みの面白さがマジで殿堂
光の屈折は高校のホイヘンスの定理で習ったけど詳しい原理は教わらなかったから凄くためになった
フォノンの講義で群速度の概念を知ったけど、確かに光も波なんだから群速度の概念が存在するよね…それが屈折と関わってくるのか
めちゃくちゃ面白い
こういう学校の授業で習わないような雑学マジで好き
もう本当にわかりやすく、面白い解説です、魔理沙が！w
大好きです❤応援しています！😊
このチャンネルは魔理沙に支えられています。
このチャンネルの魔理沙ってこんなにボケスルーしてたっけw
多分作り手が変わったんじゃないかな
解説系はこういうのよくあるし
@@God_of_NattoXenoXenoギャグセンとかあんま変わってないからそんなことないんやない？
@@God_of_NattoXenoXenoこんな個性マシマシのチャンネルがチャンネル売却なんかしたら一瞬で分かるわ。普通に失礼やからそういう発言やめろ
中学の理科の先生が屈折の授業で2:16みたいな説明してくれたおかげで、屈折は得意分野だった。参考書では見たことない考え方だったけど久しぶりの再会。
よく考えたら変だよなってもの多いけど気付かないことがほとんどだからこういう疑問を抱けるのって本当に尊敬する
めちゃくちゃ為になりました！
なんとなく疑問に思ったこともあったけど調べもせずに放置しているとこのなんと多いことか
それが動画という形で分かりやすく解説してもらえるのはとてもありがたいです
待ってました！そして魔理沙のスルースキルwww
子供の頃からの疑問でした。
やっと答えを得られました。
ありがとう。
ちょうど今物理で光の反射と干渉の範囲をやっているので助かります😊
この人の配信が来るのが、本当に楽しみ。❤
多くの人が勘違いしてそうだけれども、光の色は振動数で定まるので別に水中でも色は変わらない。そして、本動画のように電磁波の干渉によって光の等位相面は屈折する。この電磁波が媒質中マクスウェル方程式に従うことが重要で、比誘電率とかがもろに光の速度に影響しているわけである。この比誘電率は動画のとおり水などの媒質による分極から説明できるが、方向によって比誘電率が異なる物質も存在するので、複屈折のような面白い物理現象も存在する。
すごいわかりやすかった！
人に説明出来るレベルで理解できました。
カゲロウが揺らめくのは、地面の熱気により空気の密度が変化している状態なので、つまるところ物質の密度が変わる＝電子密度が変わっている状態で、しかもそれが水中と空気中のような極端な変化ではなく、連続的な密度変化になっているので、光が屈折ではなく屈曲するせいで、カゲロウのように揺らめいて見える…ということか。
ちょっと賢くなった。
水中に溶けるシロップも密度の連続変化が発生しているから同じ原理で光を屈曲させているのか。糖度計の測定原理も分かったし非常にスッキリ。
ヒッグス粒子のガンダム用語感好き
めちゃくちゃ無視される霊夢も好き
励起・群速度うんぬんより、光の入射による電子雲の変形で生じる復元力由来の遅延って感じで、微小な世界ながら力学に落とし込んだ説明で覚えてた。
動画だと群遅延の知識も若干混同してそうな感じ？これだと位相速度しか知らない高校生が混乱しそうでもある。
分散方程式→屈折率→光の速度ってけっこうクリアに説明できると思うんだけどな…数式使わないで説明するとなると難しいのか。
学部程度の電磁気学に精通してる人は、ヘクト光学の分散方程式とか屈折率あたりの所にこんなのが載ってたはずなので、それを読むべし。
学校で習う説明で納得してるけど、疑問を持ってみれば本当に僅かな要約の一部なんだなあ
ほんっとに面白くていつも見ちゃう
飛ばさずに見れる
水から出る時の説明、ちょっと誤魔化してる。。？
波長の異なる波が水から出た時に波長が揃うのは何故なんだろう
一刻を争うどう大好き
よく思いついたな〜
いっこくを争う堂w
開幕でツボに入ると動画の拝聴が大変、内容が入ってこないw
とりあえず、もう一周してこよ
9割雑学さんの動画更新めちゃくちゃ嬉しい！
初期波と励起によって生じたラグのある波がいくつか出来て人間にはそれを分けて認識出来ないから結果全体として遅くなる
ということは超長距離の水中を通過させたら水中を光速で通過した光と遅れてやってくるいくつかの波に分離するのかな？
毎回本題入る前の茶番が一番楽しみ
「屈折」という当たり前のことを、よくここまで詳細に語ったものだ！ 関心する
理科苦手だけど主の動画は永遠にみれる
いつも動画投稿楽しみにしてます！！！ヒッグス粒子に負けてもいいので、主のペースで毎秒投稿してください！！！
今回も面白いしオチも最高だった
光は粒としての性質と波としての性質、両方をあわせもつってほんと不思議だな
あとやっぱアインシュタインすげえ
しかしそのアインシュタインも量子力学の不確定性原理は理解できず否定し続けた。物理学は奥が深い。
@@rumasa3757
量子力学が正しいと証明されたわけでもないし
相対性理論が正しいと証明されたわけでもないけどね。
アインシュタインの主張と矛盾しない量子力学が出てくる可能性もある。
@@user-mz2ir6is1y 少なくともアインシュタインが否定した不確定性原理についてはそれを利用した科学技術が実用化されてるからそれについてはアインシュタインは間違っていたって言っていいんじゃないかな
@@rumasa3757
そんなことないよ。
例えば
相対性理論を元にした科学技術というものは確立されているけど
相対性理論が正しければ地球に降り注ぐはずの無い宇宙線が地球上で観測されています。
相対性理論は完璧な理論ではありませんし、量子論も同じです。
正しい、正しくないという二元論ではないんですよね。
量子論についても
現状の量子論とアインシュタインの理屈が矛盾しない
補完的な理論が出てくるかもしれません。
@@user-mz2ir6is1y まあそれを言うとこの世のありとあらゆる全ての科学理論に同じことが言えますけどね。あらゆる理論は絶対的に正しいと証明することはできない。全ての理論は現状においては妥当だろうという仮説にすぎない。
冒頭の茶番、突然Ｆさんの動画が始まったかと思った。
この動画で理解できた気になれた！ありがとう😜
屈折は最初のホイヘンスの原理で決まりますね。水中で光のスピードが遅くなるのは、電子が遅いバネのように邪魔している。であっていると思います。いい動画です。
音は合成されたものを分解して理解できるらしいけど光は分離できないのか、確かに。
いつもありがたいです
言葉は大体あっているのに、画像が間違っているという・・・。
１：うなりが発生するのは、波長の違う波が合成された際でこの現象には関係が無い。
２：位相の違う波同士の合成では位相の違う波が発生するだけ。
そして、位相≒光の進行方向なので、「位相の違う波との合成が発生している」というので話は終わる。恐らく、「位相≒光の進行方向」という認識が無いのと、「物質中で光が遅くなってるから」という誤解を招く説明を誤解して受け取っているのがが根底にあって、説明を探してわかりにくい部分を自分で考えたからだと思う。(「物質中で光が遅くなってるから」は「位相が少し遅れた波が発生している」を意味する)。
このチャンネルの動画は最高峰の質だと思ってます これからも楽しみにしてます
光って水中やガラスの中でどうなっとるの？と疑問に思ってたので解説ありがとうございます！結局あいつらはいつだって光速なんですね
最近ブレイクスルー佐々木さんのショートが流れてきて、見たら九割雑学さんの動画の内容がほぼまんまで使われてて、ちょっとモヤっとしてます。たぶん何も問題はないんだと思いますが参考にしてるのが分かりにくい動画になっていたので。勝手にすみません、毎回丁寧な動画で面白いので応援してます！
途中からわからなくなったから子供に聞かれたら「プールの注意書き」理論でいく
この説明だと位相速度は水中でも一定のように聞こえてしまいますが、位相速度も減速しますよね？群速度の減速は分散性によるので、後半の説明はちょっと無理やりな印象がありました😢
う…小学生の俺には何言ってるのかわからない。…調べよ
前にも見たけど忘れたのでもう一回見ました
入りの茶番は最近のゆっくり解説で一番面白かったw
4:34 実際にはヒッグス場は質量の2割未満で、ほとんどは強い力の核力が原因だったはず。
ワンチャン明明後日の東大物理でこの話題出ねえかな
一度吸収されて光が再放出されるのであれば、なんでガラスは光が透過するのに金属は光を通さないんですか？金属原子が再放出しない性質を持ってるってだけなんですかね？
光を透過するガラスは透明な水で光を通さない金属は真っ黒な泥水のようなものと考えることができます。
光の粒子が電子の傍を通過することで励起が起こり光が再放出されるのであり金属のような不透明な物質はそもそも光の粒子が通過できないので今回の話とは異なる事象となります。
自由電子の有無がヒントです
@@focacc さん
Spなんとか軌道とかπ電子がとか大学でやりましたが量子の世界はさっぱりでした🥺なんだかよくわからないけど、専門の有機合成には影響少ないからヨシ！で済ませてしまったので、是非解説お願いします🙇
@@yodani1236
自由電子は導体中を自由に動くため、外からの電場を遮蔽します。静電遮蔽として知られる現象です。
高校物理の演習問題を探すと、基礎的な問題が出てくると思います。
（ただし静電遮蔽は静電場の場合の話で、光の場合はもう少し難しい内容になります。）
応援してます
2:29 光の端同士は繋がれてるわけでもないのに、上端が下端に引っ張られるってよくわからんよね
ホイヘンスの原理
今回の雑学はかなり難しかったな
9割9分雑学で妥当そう
うわぁぁぁぁぁああああ！！！更新されてるぅぅぅぅううう！！！！
今日はこの動画を見れただけで最高の日です
光とかの話はいつも興味深いです。何回か見直して頭に入れます
電子が励起されて放った光の色(周波数)はかなり異なるのかな🤔図解されていた黒い波(うなり)だとかなりの長波になっているから可視光域を出てしまうようにも見えるのだけど?
あなた…真空ジェシカのラジオ聞いてますね？
高速度不変の法則とか説明した舌の根も乾かぬうちに（真空中の速度）とかいう矛盾をいつも変だなと思ってました。有難うございます。😊
こんな背景があったとはすげーわ
うぅ、難しい…頑張って勉強します
案外寝てる時に見てる夢の光景が現世離れしたように屈折して見えるのもこの理屈によるものなのかもしれないな😂
これ、入る時と出る時で速度は同じだけどエネルギーは違うよね？
光は形も質量も持たないが、エネルギーは持つ訳だから
単純に電磁波の一種と考えてよい。であれば、水中をくぐった後は(速度は同じだが)エネルギーは減少している。
光エネルギーっていうみたい
wikiで調べたら出てきたで
ポケモンのランターン最強説の深海5000mからでも観測できる光は現実なら熱エネルギーとして海に伝わって一瞬で海が蒸発するって話だし確かに光からエネルギー取り出してるわ
電子が励起状態から戻った時点で光のエネルギーの総和としては変わらない。同じ方向に進む光のエネルギーは、当然反射光などで別の方向に進んだ光子の数だけ減る。だと思う
光エネルギーは振動数にだけ依存するけど水中でも振動数は変わらない
透過率100%でもない限り光量は減って暗くなるから、そういう意味でエネルギーは減少してる
光子ひとつに注目すれば振動数が同じならエネルギーは同じだけれど、その光子の量が減ってる
心音がおかしいと、確かに一刻をあらそう。通常は連続しているから、遅れているか正しいかよく分からない。
不整脈だと急ぐ必要が……倍速で聞こえたら、一刻をあらそってＡＥＤで心拍を止めて心臓マッサージで再起動。
当方ド文系、めっちゃ腑に落ちた
まりっぺの文章力とスルースキルは凄いなあw
このチャンネルにしては投稿早いな
眠くなるためにリストに入れてるけど、3回くらい繰り返し見て、光の波の性質、波の合成でなんとなく納得したから寝ます
高校物理の復習してるようで勉強になった！にしても霊夢に少しは構ってやってくれ笑
ゆっくりは永遠だな！
エネルギーの伝搬速度を見てしまっているだけで、光の速度と勘違いしてしまうということか
おもしろい！
けど、水中から出た時に加速する理由がわからない、、
電子からの光が消えて元の光だけになるのかな？
水より電子の割合が多い液体なら、もっと遅く光は進むのでしょうか？
詳しいことは分からんが水中は空気中よりも屈折率が大きい。つまりそういうこと
太陽の中心で発生した光が表面まで到達するのには17万年かかる
@@ringrin大まかな設定なので人によっては100万年だとか言っている人もいるそうですよね。太陽の密度はどこも一定ではないし、平均自由行程の設定で大きく異なってしまいますから。
チェレンコフ光が起こる仕組みについての解説も聞いてみたいです。
元の光と電子からの光ってタイミングだけじゃなくて波長も違うの？
タイミングずれてるだけだったら合成された光のような波形にならない気がする
14:16 どうしても本編に入る前の10秒くらいの茶番飛ばしてまうんよなすまんな😂
やべぇめちゃくちゃ学校で習った内容なのに、動画開く前に「何これ冷静に考えたらクソ不思議やん」とか思ってしまったwww
最近入試問題で見たけど、あれあんな面白い内容だったのか
X線の物質中の屈折率は1より小さい(見かけの光速が真空中より速い)がもちろん光子の移動速度は常に光速
合成される波の組み合わせによっては位相がπ以上遅れるので、見かけの光速が真空中の光速より速くなる
説明がサッパリ解らん。
振幅変調において搬送波と信号波の振動数が近い場合、干渉が起こるのに、干渉波ではなくうねりの方を信号として捉え、うねりの波速が搬送波の波速よりも遅いから、うねりと搬送波の合成波は群体として遅い波になる、、、、、、
説明通りに書き起こすとこうなるんだけれど、滅茶苦茶過ぎません？？？？
待ってました！！
青い光を水に入れても、群速度の影響で赤くならないのはなんでなのかがわからんのですよ。
光を入射してはじめと終わりのわずかな時間だけ波が合成されないがそれが短すぎて人間には検知できないから
水中では位相がずれるので群速度として遅くなる。群速度という概念が初耳でした。
自分たちは電磁波の伝達する場の違いとして教えられたな。真空という場、水中という場、ガラスという場によって電磁波という波が場を揺らしながら伝達している。場を形成する物質が重ければ同じエネルギーでも弱く遅い振動しかしない。みたいな感じかな。
まるでエーテル仮説のような説明で不正確に感じる。ガラスは物理的な意味での場ではなく、実際にあるのは真空中に配列した原子でしかない。
なるほど、腑に落ちませんが興味深い内容で楽しめました。
同感
波と粒子の二重性ってずるいよな。
折角の解説ですが、光の色を識別する視神経の錐体細胞が光の色を認知する『しくみ』と、位相速度と群速度（波束＝有限な波の速度）の関係を、動画では『同じだ』として例え話で説明していますが、違います。視神経は、全可視光線スペクトル光（白色光）のうち何が多いか少ないかを判別して合成して光の色を認知させる『しくみ』です。あるスペクトル長の単色光とその補色を感知させるスペクトル長の光の混合光を、同じ『色の光』と識別することが視神経によって行われています。波の重畳性（重ね合わせ）＝英: superpositionの原理は、真空媒質によって一定速度Cとなる波を数学的にフーリエ展開（＝単波長波の加算）に分解、有限な波束を表わすものです。媒質に分散性（波長による速度相違）があると失われます。電子モデルによる揺らぎ（僅かな分散性）が透過性媒質中の光速度＝有限な光（波束）の群速度＝有限な波の速度）を見せていると量子論では説明している。
私も単に水中では光速度が落ちるから水中に入った瞬間から遅くなる。水平分速度が小さくなるから
曲がるのかと思っていた。…がそれはおかしい、垂直分速度も同じ様に小さくなる訳だから。すると
結局進行方向の速度が遅れるだけで曲がるはずがない。ではどうして？と疑問に思っていました。
仕事で光学が絡むので素人ながらちまちま勉強してるものの、やはり『光』は不思議ですなぁ…
ブラック企業内での常識に適応してしまったマコラくんかわいそう。
お世話になります。
雷光が屈折する理由に近いのでしょうか？
屈折するという事はそこにエネルギーが生じていると思ってよいのかしら。
逆に水中から真空中に戻ると位相が合って群速度が光速に戻るのは何故なんだぜ？
戻ってるわけじゃなく、そもそも遅くなってないんだと思います。水中の周りの電子が光を発することにより人間には遅く見えているだけ、かと
良いですね～！
いっこくを争う堂好き
またいつか光速で野球ボール投げたらどうなる？みたいな小話聞きたいです
つまりこういうことでしょうか？
光が水中で減速する理由＝それは｢いっこく｣を争う堂には関係がない…と！
霊夢の自虐をガン無視スルーする魔理沙おもしろい
高速で移動できる黄金聖闘士も、水中では遅くなるということか！！
音のうなりと同じ原理なんやなぁ…。すげー勉強になるは。
光が水で屈折するのは水に入ると速度が遅くなるから、、画像ではそれらしくみえるけど理屈になってないような、どちらかといううと振動とかが関係している気がする、
車が方効きブレーキで曲がるのは左右の車輪が繋がっているからで、２台のバイクの片方のブレーキが遅くても曲がらない、光は粒子なので、、
一刻を争う堂面白すぎるwww
もうアインシュタイン準レギュラーだな…
良いぞもっとやれ()
合成波は振幅が大きくなりますが、それは観測できますか？
群速度という概念難しいです、、これって群速度なら光速を超えることもあるということですか？
大正解
もっと言えば、位相速度が光速を超えることもありえます。「相対性理論に反してるじゃないか！」と思うかもしれませんが、全く問題ないです。光速を超えてはいけないのは光の運ぶ「情報」の伝達速さで、これはちゃんと光速以下になります。
力作で素敵ですね！ 屈折は「広がりがあるから」は、１光子ではどうなる？というコが出そうですネ。水中遅延は、群遅延より前に、sin（ωt）＋Asin（ωt＋φ）＝Bsin（ωt+α）と、同周波数の重ね合わせでの位相遅延を説明した方が、現役高校生にはスッキリするかもしれません
はーなるほど完全に理解した（理解してない）
チェレンコフ光で学んだなあ。
水中では群速度が光速より約25％減衰するんだよな。