めぐり逢う世界

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偏光についてのまとめ

ほぼWikipediaの流用です。

偏光とは電場および磁場が特定の(振動方向が規則的な)方向にのみ振動する光のことである。

直線偏光(平面偏光)は電場(および磁場)の振動方向が一定である。直線偏光は下に示す右円偏光と左円偏光の和と見なすことができる。

円偏光は電場(および磁場)の振動方向が電磁波の伝搬に伴って円を描く。回転方向によって、右円偏光と左円偏光がある。

楕円偏光は電場(および磁場)の振動方向が電磁波の伝搬に伴って楕円を描く。回転方向によって、右楕円偏光と左楕円偏光がある。

波長板とは、直交する偏光成分の間に位相差を生じさせる複屈折素子のことで、λ/4板は位相差π/2を生じさせ、直線偏光を円偏光に、また逆に円偏光を直線偏光に変換するために用いる。

旋光性とは、偏光がある物質中を通過した際に回転する現象である。

円偏光二色性とは、物質が円偏光を吸収する際に左円偏光と右円偏光に対して吸光度に差が生じる現象のことである。直線偏光は同じ振幅を持つ左円偏光と右円偏光の和と見なすことができる。 そのため、直線偏光が円偏光二色性を持つ物質中を通過すると、その直線偏光を構成していた左円偏光と右円偏光に振幅の差が生じるため楕円偏光に変化する。 また、さらに旋光性により楕円の軸の回転も起こる。

旋光分散とは、偏光の波長の変化につれて旋光度が変化する現象のことである。詳しいことは省略するが、旋光分散スペクトルと円偏光二色性スペクトルはどちらか一方を測定すればもう一方は計算で求めることができる。

複屈折結晶(例えば方解石)では、結晶中に入った光線は互いに振動方向が直交する二つの直線偏光に分かれ、その屈折率が直線偏光の振動方向によって異なるため、光線が二つに分離する。それぞれは通常光線と異常光線と呼ばれ、異常光線の屈折率は入射角によって変化するが、この屈折率が通常光線の屈折率と一致するときには、光線は分離しない。この光線が分離しない方向を光学軸という。

因みにλ/4板は複屈折結晶でできています。λ/4板に入射した光は、互いに直交する直線偏光成分に分かれて結晶中を伝播する。複屈折結晶では、屈折率が直線偏光の振動方向によって異なるため、互いに直交する直線偏光成分で速度が異なり,結晶を透過した後には二つの振動成分の間に位相差が生じる。この位相差がπ/2となるように結晶の厚さを調整して作られたのがλ/4板である。

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