屈折
おもちゃの車が移動する砂で斜めに行けば進行方向が変わります。これは砂原での速度がアスファルトより遅いからです。同様に、ガラスに斜め方向に光を当てると、光の進行方向がガラスに向かって折れる現象が起こります。このように、光が進行している途中、他の物質に会って、2つの物質の境界面で進行方向が折れる現象を屈折といいます。
屈折率
下の図は、空気から水に進行する光の経路を示したものです。
この時、2つの物質の境界面で進行する光を「入射光」、境界面で折れて進行する光を「屈折光」といいます。一方、入射光が法線とのなす角を「入射角」、屈折光が法線とのなす角を「屈折角」と呼びます。
物質に入射した光が屈折される程度を、その物質の屈折率と呼ばれ、入射角が同じとき、屈折角が小さい物質ほど屈折率が大きくなります。たとえば、光が空気からガラスとダイヤモンドにそれぞれ入射するとき、入射角が同じでも、屈折角は、ダイヤモンドがガラスよりも小さくなります。したがって、ダイヤモンドの屈折率がガラスの屈折率よりも大きい。屈折率は、物質ごとに異なるため、物質を区別するために利用することもあります。
屈折による現象
水が入っているコップに棒を斜めに入れると、棒が折れたように見えて、水の中に足を浸していると、元のより短いように見えます。また、水に半分入ったクマの姿は、水の境界面上より下側が実際より大きく見えます。これは、すべての光が屈折されるために起こる現象です。
ところで、水中の魚のイメージはなぜ小さく見えますか？
そうではありません。 明らかに、水中の魚の画像は元のサイズよりも大きく見えます。 勘違いを呼び起こす理由は、あなたがこの状況を横から見たからです。 このシミュレーションの目（眼球）の位置にいる場合、水中の魚は元のサイズより大きく見えます。
下図の視野角をご覧ください。 魚が水中にあるときは、それぞれ36˚、26˚の視野角を持ちます。 ところが水がなければ、この魚はそれぞれ31˚、23˚の視野に減ります。 したがって、魚は水中にあることがより大きく見えます。
