【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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- เผยแพร่เมื่อ 30 ก.ย. 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
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
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
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
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。
こういう学校の授業で習わないような雑学マジで好き
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
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。
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
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？？？？
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。
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
あなた…真空ジェシカのラジオ聞いてますね？
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
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。
俺の先生もそう教えてくれた
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)。
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？
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
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😂
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。
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！
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😊
ワンチャン明明後日の東大物理でこの話題出ねえかな
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。
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！！！
義務教育では屈折は習うのに屈折の仕組みは習わないよな。義務じゃない教育を書籍じゃなく動画で習うことが出来る。良い時代だな。
この人の配信が来るのが、本当に楽しみ。❤
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。
一刻を争うどう大好き
よく思いついたな〜
待ってました！そして魔理沙のスルースキルwww
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？
冒頭の茶番、突然Ｆさんの動画が始まったかと思った。
ちなみに水ではなく超電導場に光が入ると光子に質量が発生する
意外と知られていないオーバーテクノロジー
素粒子物理の代表格ヒッグス場と物性物理の代表格超伝導場が実は同じ役割を果たすの、めちゃくちゃロマンですよねぇ。
@@黒羽美花 原始ヒッグス場という言葉の浸透率の無さと来たら＞＜
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?
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
波と粒子の二重性ってずるいよな。
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。
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
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。
今まで疑問に思ってた事が
今日やっと……うん動画見てもわからんw
何回も見直さねば
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
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
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。
ほんっとに面白くていつも見ちゃう
飛ばさずに見れる
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。
端っこの光は干渉する相手がいないから広がるくね?
なんで端っこも直進するんや?
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
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
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
この動画で理解できた気になれた！ありがとう😜
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。
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。
@@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🙇
でもまだ元の光が直進しない理由（自ら出る前と出た後を直線で結べない）理由は説明できてなくないですか
ヒッグス粒子の説明が少しおかしい気がする。光子はヒッグス粒子と相互作用しないし、クォークを含まないから強い力による質量も発生しないなので質量が0。光の質量が0の説明はおかしい。
とりあえず、光子が常に光速なのは、ヒッグス粒子と相互作用しないし、クォークを含まないから強い力による質量も発生しないなので質量が0なせい。
電子が光速で運動できないのはヒッグス粒子と相互作用して気持ち質量を得てしまうから。
なるほどわからん
これは難解な説明だわ。
できるだけ噛み砕いて説明しているのだが、それでも難解。
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
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
夜寝る前に布団の中で観たら途中で寝落ち→もう一度再生→寝落ち…
を繰り返して再生回数に貢献しました。褒めてw
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😂
よくわからんかった。まあでも励起なのね
学部生の時、同じ研究室のヤツと論争したわw
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
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。
このチャンネルにしては投稿早いな
「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
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
9割雑学さんの動画更新めちゃくちゃ嬉しい！
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
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。
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。
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
空気中の電子は関係ないのか…電子をいっぱいおければ光は遅く見えさせる(屈折させる)ことができるのか…？文系だからわからねぇでやんす
二重スリットの時のように光子一つずつ放ったらどうなるの？群れじゃないけど。
空気中にも酸素水素、窒素原子あるしなんで
光は波で光が通過する物質の誘電率ε、透磁率μによって速度が決まる。
光の速度v = 1/√ (μxε) であることをマックスウェルが方程式から誘導して実際に光の速を求めた。
光の速度が無限でない理由は何にもないように見える真空でも誘電率と透磁率が０にならないからだ。勿論水やガラスでは誘電率と透磁率が大きくなる。だから遅くなるのだ。
誘電率は平板コンデンサの電荷、電圧で説明出来ると思うけど。透磁率も平行線の引合う力で。比誘電率と比透磁率は分極などで。
説明見たけどわからんわ。屈折と反射は界面での電場の連続性で説明できるけど。
比誘電率は電子の分極、比透磁率はスピンだと思うけど。
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。
@@よーろー-j6o 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。
@@よーろー-j6o 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。
ヒッグス粒子じゃなくてヒッグス場だよ
ヒッグス粒子もありますよ
いやヒッグス場がヒッグス粒子に質量を与えてるからなにも間違っていない
たしかにヒッグス粒子がまとわりつくという表現は誤解を生むかも。
ヒッグス場との相互作用を説明するのはめんどくさいというのもわかるけれど。
@@蝸牛猫 大型加速器でヒッグス場に莫大なエネルギーを与えないと粒子状態にならないのにそれがまとわりつくほど大量に存在する説明に違和感しか感じませんでした。
毎回本題入る前の茶番が一番楽しみ
はーなるほど完全に理解した（理解してない）
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！！
前にも見たけど忘れたのでもう一回見ました
霊夢のボケをことごとくスルーするの好き
理科苦手だけど主の動画は永遠にみれる
生きがい
応援してます
水の重力に捕まり遅くなるだけでは？空気より水の方が重い(引力が強い)
うぽつ
こんな背景があったとはすげーわ
長年の疑問が１つ解決した👍
この疑問はずっと持っていて、さらに光速度を下げられるならなぜもっと現象を観察できる速度まで下げないのか、は未だに疑問のまま😅
それにしても何故これを学校の教師は教えないのだろうか😅あるいは知らないのか
学校の教科書は何でもそうなる、で天下り的に教えて思考停止にするから子どもの本質的な疑問に答えられない
子供を馬鹿にするのではなく、大学以上の内容であってもしっかり教えるべきだと思う
空気の濃度・成分でも速度は変わります 光と言えど絶対は無いのです 物理の法則って子供でも理解している部分は有るのです 地球は球体なので測定する場所が無い 宇宙で実験するにも実現は不可能に近い 理屈では実験可能です 太陽光線ももっと速度が速いかもしれませんよ 人類が実権は今もってしていません 月の温度は何度あるのかも知りません 知っている人いませんか
光は波でもあるから、媒体に影響されるわけで、私達が真空だと定義してる空間も実はエーテルとかダークマターとか何か人間が感知できない媒体で満ちているのかもね
だから同じ人間が感知できてない別の媒体が宇宙空間のどこかで満ちていて、そこを光が通る時はCより早くなってるのかもね
入りの茶番は最近のゆっくり解説で一番面白かったw
一生懸命動画を作ってくれているのは感謝しますが、結局良く分らんでした（笑
人に説明できません（笑
そもそも、光が粒子なのか波なのかは、その挙動から推論しているだけなので、その動きを観察したらという話しで、
光の本当の実体なんて、まだ分かっていないのではないしょうか。
もし波として説明するならば、音（音波）との比較でやっていただけると、少し分かりやすくなるのかもしれない、
と思いました。
いっこくを争う堂好き
群によって生まれた波が「波長」を持ち、それがもとの光の波長と異なる。
それは人間の目には何の「色」として認識されているのだろう？ 水自体の色？
この色を直接確認するには、横から見る散乱光ではなく、光軸(といって良いのか？)上の直接光を観測する必要がある？
色はどうなるのか、媒質による光の速度の差はなぜ生まれるのか(媒質の電子密度等による？)、側面から散乱光がなぜ見えるのか(打ち消されないのか)等いろいろ興味がわいてきた。
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