科学

ストローが水で曲がって見えるのはなぜ？光の屈折

2026年7月 · 読了2分

水に差したストローが折れて見えるのは、光が水と空気の境目で進む向きを変える「屈折」が原因です。光は水に入ると速さが落ち、その分だけ進む道すじがずれます。

ずれて届いた光を、目はまっすぐ来たものとして受け取ります。だから、無事なはずのストローが折れて見えるのです。

コップの水にストローを差すと、水面のところでぽきっと折れて見えます。当然、ストローは折れていません。

折れているのはストローではなく、目に届くまでの光の道すじのほうです。

光は水の中では遅くなる

光の速さは、どこでも同じではありません。空気の中では秒速およそ30万キロですが、水の中では秒速およそ22万キロまで落ちます。

この進みにくさを数字にしたものが屈折率で、水はおよそ1.33です。斜めに入った光は、先に水に触れた側から順に遅くなるため、境目で進む向きが変わります。

行進する列の右端だけが急に歩幅を狭めると、列全体の向きが変わるのと同じ理屈です。

曲がる角度は、でたらめではありません。オランダの数学者ヴィレブロルト・スネルが1621年に、入射角と屈折角のあいだにいつも一定の比が成り立つことを見つけました。

水の場合、その比はおよそ4対3です。ストローの傾きを変えても、この比は変わりません。

空気から水へ入る光は境目に立てた線に近づく向きに、水から空気へ出る光は離れる向きに曲がります。

ここまでは光の話で、まだストローは折れません。折れて見せているのは、私たちの目と脳です。

人の目には、光はまっすぐ進んでくるという前提が組み込まれています。そのため、水面で曲がって届いた光を、曲がる前の方向へまっすぐさかのぼって位置を判断します。

結果として、水中にあるストローの下半分が本当より浮き上がった場所にあるように感じられ、水面のところで段差ができるのです。

真上から水中をのぞくと、物は実際の深さのおよそ4分の3の位置に浮き上がって見えます。水深1メートルなら、底は75センチほどのところにあるように見える計算です。

川の石に手を伸ばしても届かない、魚が思ったより手前にいるように見える。これらはすべて同じ屈折で説明できます。

水辺で深さを目で測ると実際より浅く見積もってしまうので、注意が必要です。

屈折率は物質ごとに違います。水よりサラダ油のほうが屈折率が大きいので、同じコップでも折れ方は強く出ます。

透明なコップに水とサラダ油を用意して見比べると、その差がはっきり分かります。逆に、屈折率が近い物どうしを重ねると境目は目立たなくなります。

折れて見えるかどうかを決めているのは、二つの物質の屈折率の差なのです。

ストローが折れて見えるのは、光の速さの変化と、目の思い込みが重なった結果です。コップと水があれば今すぐ確かめられます。

水とサラダ油で折れ方を見比べれば、屈折率の違いを自分の目で確認できます。

参考にした資料