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フレネルの式

索引 フレネルの式

フレネルの式(フレネルのしき、Fresnel equations)は、フランスの物理学者であるオーギュスタン・ジャン・フレネルが導いた、界面における光のふるまい(反射・屈折)を記述する式である。フレネルの公式、フレネルの方程式、フレネルの関係式などとも呼ばれる。.

14 関係: 偏光反射屈折ブリュースター角フランスオーギュスタン・ジャン・フレネルスネルの法則全反射界面物理学者臨界角透磁率P波S波

偏光

偏光(へんこう、polarization)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。電磁波の場合は偏波(へんぱ)と呼ぶ。光波の偏光に規則性がなく、直交している電界成分の位相関係がでたらめな場合を非偏光あるいは自然光と呼ぶ。 光電界の振幅は直交する2方向の振動成分に分解できることが分かっている。普通の光は、あらゆる方向に振動している光が混合しており、偏光と自然光の中間の状態(部分偏光)にある。このような光は一部の結晶や光学フィルターを通すことによって偏光を得ることができる。.

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反射

反射(はんしゃ、reflection)は、光や音などの波がある面で跳ね返る反応のことである。.

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屈折

光が屈折しているため、水中の棒が曲がって見える。 屈折(くっせつ、)とは、波(波動)が異なる媒質を通ることによって進行方向を変えることである。異なる媒質を通るときに、波の周波数が変わらずに進む速度が変わるため進行方向が変わる(エネルギー保存の法則や運動量保存の法則による)。観測されやすい屈折は、波が0度以外の角度で媒質を変えるものである。 光の屈折がもっとも身近な例であるが、例えば音波や水の波動も屈折する。波が進行方向を変える度合いとしてはホイヘンスの原理を使ったスネルの法則が成り立つ。部分的に反射する振る舞いはフレネルの式で表される。なぜ光が屈折するかについては、量子力学的にファインマンの経路積分によって説明される。.

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ブリュースター角

right ブルースター角(ブルースターかく、Brewster's angle)、または偏光角(へんこうかく、polarization angle)は屈折率の異なる物質の界面においてp偏光の反射率が0となる入射角である。非偏光がブルースター角で入射したとき、反射光は完全に偏光となる。発見者のディヴィッド・ブルースターの名前からブルースター角と呼ばれる。 屈折率の異なる2つの物質の界面にある角度をもって光が入射するとき、電場の振動方向が入射面に平行な偏光成分p偏光と、垂直な偏光成分s偏光とでは、反射率が異なる。入射角を0度から徐々に増加していくと、p偏光の反射率は最初減少し、ある角度(ブルースター角)で0となり、その後増加する。s偏光の反射率は単調に増加する。このような反射率の偏光・入射角依存性は、フレネルの式で表される。 ブルースター角は2つの物質の屈折率から求められ次式のようになる。 n1は入射側の屈折率、n2は透過側の屈折率である。例えば、屈折率1の空気中から屈折率が1.5のガラスに入射する光のブルースター角は約56度である。 入射角がブルースター角のとき、透過光(屈折光)と反射光とのなす角は90度となる。.

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フランス

フランス共和国(フランスきょうわこく、République française)、通称フランス(France)は、西ヨーロッパの領土並びに複数の海外地域および領土から成る単一主権国家である。フランス・メトロポリテーヌ(本土)は地中海からイギリス海峡および北海へ、ライン川から大西洋へと広がる。 2、人口は6,6600000人である。-->.

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オーギュスタン・ジャン・フレネル

ーギュスタン・ジャン・フレネル オーギュスタン・ジャン・フレネル(Augustin Jean Fresnel、1788年5月10日 - 1827年7月14日)は、フランスの物理学者、土木技術者。トマス・ヤングとは独立に光の波動説を唱え、光の回折や複屈折現象など、光学に関する理論的研究を行った。また、フレネルレンズを発明するなど、実用的な研究にも業績をのこした。 フレネルは、1788年にノルマンディーので誕生した。父は建築家であった。子供時代は8歳になっても読み書きが出来なかった。16歳でエコール・ポリテクニークに入学。そこで卓越した才能を示した。2年後、国立土木学校(Ecole Nationale des Ponts et Chaussees)に入学。卒業後、ヴァンデ県、ドローム県、イル=エ=ヴィレーヌ県の技師を歴任し、道路建設などに携わった。彼は仕事の合間に光学に関する実験などを行った。 1815年、失脚していたナポレオン・ボナパルトがエルバ島を脱出して、フランス本土に上陸した。フレネルは国王ルイ18世のために戦おうとしたが、このために技師としての職を失い、警察によって軟禁状態におかれてしまった。 失職したことによりフレネルは自由な時間を得、光学の実験に没頭することができた。この時期に、光の波動性によって回折現象が説明できることを示した(「フレネル回折」を参照)。ナポレオンの百日天下が終わり、ルイ18世が再び即位すると、彼も復職しパリにて技師としての仕事を再開した。 その後も、仕事の傍ら光学の研究を行った。クリスティアーン・ホイヘンスやトマス・ヤングらによる、従来の「光の波動説」では光は音波と同様、縦波であると考えられていた。フレネルは、偏光の振る舞いから、光の波動説を実証し、かつその振動方向は進行方向に対して垂直な横波であるという結論を得た。この結果は1818年に論文として発表された。フレネルの光学理論は、複屈折現象などを上手く説明できることが明らかになり、広く受け入れられる様になった。また同年、地球のような運動する物体の光行差についての研究を行った。この研究はマイケルソン・モーリーの実験の基礎を与えるものであり、さらには特殊相対性理論につながるものであった。 その後、フランソワ・アラゴと共に光学理論をまとめあげ、1823年、「反射が偏光に与える諸変形の法則に関する論文」として発表した。この功績により同年、フランス科学アカデミーの会員に選ばれた。さらに1824年にはロンドン王立協会からランフォード・メダルを受賞し、翌年に王立協会の外国人会員に選ばれた。 フレネルは実用的な研究にも業績をのこした。灯台を開発する際、それまでは1枚の巨大なレンズが作られていたが、薄い複数枚のレンズを組み合わせて同様の性能のレンズを開発した。このレンズは現在でもフレネルレンズと呼ばれている。 フレネルは病弱であり、絶えず病気に悩まされ続けた。1827年、結核により39歳で死亡。.

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スネルの法則

ネルの法則(スネルのほうそく、Snell's law)とは波動一般の屈折現象における二つの媒質中の進行波の伝播速度と入射角・屈折角の関係を表した法則のことである。屈折の法則(くっせつのほうそく)とも呼ばれる。この法則はホイヘンスの原理によって説明することができる。.

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全反射

全反射 全反射(ぜんはんしゃ、)は、物理学(光学)でいう反射の一例。屈折率が大きい媒質から小さい媒質に光が入るときに、入射光が境界面を透過せず、すべて反射する現象を指す。 ただし、エバネッセント光は低屈折率の媒質に浸透するが、1波長程度の距離で指数関数的に減少するため肉眼では確認できない。 入射角がある一定の角度以上の場合、全反射がおこる。この角度のことを臨界角という。.

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界面

面(かいめん、interface)とは、ある均一な液体や固体の相が他の均一な相と接している境界のことである。この「他の均一な相」が気体もしくは真空であるとき、界面を特に表面(surface)とよぶ(例外もある)。ただし、お互いが完全に混ざり合うことはしない(混ざり合うと界面でなくなる。ただし、界面付近数原子層程度で互いの原子からなる化合物を形成する場合はある)。界面は気相と液相、液相と液相、液相と固相、固相と固相の二相間で形成される。界面を構成する分子・原子は、界面を挟んでいる相から連続的に続いているにもかかわらず、相内部とは性質が異なり、膜のようなはたらきをする。たとえば界面では光線が反射や屈折、散乱、吸収を起こし、界面間には界面張力がはたらく。 エレクトロニクス産業の要請によって固体材料の薄膜やナノテクノロジーを研究する科学分野が重要性を帯びており、特に固体同士の界面は固相界面と呼ばれて界面研究の重要分野となっている。単に界面といえば固相界面を指す場合が多い。 学問上は界面化学および表面物理学で取り扱われる。.

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物理学者

物理学者(ぶつりがくしゃ)は、物理学に携わる研究者のことである。.

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臨界角

臨界角(りんかいかく、Critical angle)は、屈折率が大きいところから小さいところに光が向かうとき、全反射が起きる最も小さな入射角のことである。臨界角 θc は以下のように表される。 |n1 |: |入射元の物質の屈折率 |- |n2 |: |進行先の物質の屈折率 | この式からもわかるように、n1 2 のとき、全反射は起きないので臨界角をもたない。.

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透磁率

透磁率(とうじりつ、magnetic permeability)または導磁率(どうじりつ)は、磁場(磁界)の強さ H と磁束密度 B との間の関係を B.

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P波

P波(ぴーは)とは、.

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S波

S波(えすは)とは、.

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