光の反射・屈折・全反射の用語

次の文は、光が水面で進み方を変えるようすについて述べたものである。

光が空気中から水中へ斜めに進むとき、光は境界面で折れ曲がり、屈折角は入射角より（ a ）なる。また、光が水中から空気中へ斜めに進むとき、入射角がある大きさ以上になると、光は空気中へ出ていかずに境界面ですべて反射する。この現象を（ b ）という。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

上面と下面が平行で水平な、厚さ $6$ cm のガラス板がある。ガラス板の下面は、水平な床から $8$ cm の高さにあり、ガラス板と床のあいだは空気である。以下では、光の道すじをふくむ鉛直な断面の中だけで考える。

空気中から、右へ $3$ cm 進むごとに下へ $4$ cm 進む向きに光を進ませ、ガラス板の上面の点 A に当てた。光は点 A で屈折し、ガラスの中では右へ $1$ cm 進むごとに下へ $2$ cm 進む向きにまっすぐ進んだ。そのあと光はガラス板の下面で屈折して空気中に出て、床に当たった。

光がガラスから空気中に出るときは、空気からガラスに入るときの道すじを逆にたどるように屈折する（光の道すじは逆向きにもたどれる）ものとする。点 A の真下にある床の点を H とするとき、光が床に当たる点は H から何 cm はなれていますか。

空気中に、ガラスでできた柱が置かれている。柱の断面は四角形 ABCD で、$\mathrm{AD}\parallel \mathrm{BC}$、$\angle \mathrm{A}=\angle \mathrm{B}=90^{\circ }$、$\angle \mathrm{D}=65^{\circ }$ である。面 AD が水平な上の面、面 AB が鉛直な左の面になっている。以下では、この断面の中だけで光の道すじを考える。

左上の空気中から進んできた光を、面 AD 上の点 P に入射角 $60^{\circ }$ で当てた。光は点 P で屈折してガラスの中を右下へ進み、面 CD 上の点 Q に達した。

光が空気中からこのガラスに進むときの入射角と屈折角の関係は、次のとおりである。

• 入射角 $30^{\circ }$ のとき、屈折角 $19^{\circ }$
• 入射角 $40^{\circ }$ のとき、屈折角 $25^{\circ }$
• 入射角 $49^{\circ }$ のとき、屈折角 $30^{\circ }$
• 入射角 $60^{\circ }$ のとき、屈折角 $35^{\circ }$
• 入射角 $70^{\circ }$ のとき、屈折角 $39^{\circ }$

また、光が進む向きを逆にしても、光は同じ道すじを通る。光がこのガラスから空気中へ進むときは、入射角が $42^{\circ }$ より大きいと全反射し、$42^{\circ }$ より小さいと屈折して空気中へ出ていく。

点 Q で、光は全反射するか、または屈折して空気中へ出ていく。点 Q から空気中へ出ていく光の屈折角は何度ですか。点 Q で全反射する場合は $0$ と答えなさい。ただし、点 Q で反射する光は考えないものとする。

水そうに水を入れ、水中に置いた光源から、水面に向けて細い光を当てた。光が水中から空気中へ進むとき、水面で一部の光ははね返って水中にもどり、残りの光は折れ曲がって空気中へ出ていった。このとき、空気中へ出ていった光が水面に垂直な線（法線）とつくる角は、水中で光が法線とつくる角よりも大きかった。

次に、光源の向きを変えて、水中で光が法線とつくる角をしだいに大きくしていった。すると、空気中へ出ていく光が水面に近づいていき、ある角度をこえたところで、空気中へ出ていく光がなくなり、光はすべて水面ではね返って水中を進むようになった。

このように、光が水やガラスなどから空気中へ進むとき、入射角がある角度より大きくなると、境界面を通りぬける光がなくなり、光がすべて境界面ではね返る現象を何というか。漢字 3 字で答えよ。