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複屈折

索引 複屈折

複屈折(ふくくっせつ、Birefringence)とは、光線がある種の物質(例えば方解石という結晶)を透過したときに、その偏光の状態によって、2つの光線に分けられることをいう。それぞれは通常光線と異常光線と呼ばれ、光学軸に対する偏光方向(電場ベクトルの向き)が異なる。この現象は,それぞれの偏光の向きに対して2つの異なる物質の屈折率を与えることで説明される。物質を透過する時の光の速さが、透過する光の電場ベクトルの向きに依存していると言い換えることもできる。 複屈折性は次のように定量化される。 ここで n_o は通常光線についての屈折率、n_e は異常光線についての屈折率である。二つの光線についての屈折率は入射光が光学軸と同軸で入射するときは一致する。通常光線についての屈折率は入射光の光学軸に対する角度には依存しない。一方で、異常光線についての屈折率は入射光の光学軸に対する角度によって変化し、入射光と光学軸のなす角が垂直の時に最大になる。 もっと一般的には、異方的な誘電体の誘電率を2階のテンソル(3×3行列)で記述する。複屈折性の物質は実対称誘電率テンソル \epsilon の特別な場合であり、3つの直交する偏極主軸についての固有値が n_o^2、n_o^2、および n_e^2 であるものに対応する(または、光の伝播方向を固定して考え、残りの2つの軸だけを考えることもある)。 複屈折は原理的には誘電体だけではなく磁性体でも生じ得るが、透磁率は光の振動数の領域ではほとんど変化しない。 セロハン紙は、安価に手に入る複屈折性物質の一例である。 水晶球が本物であるかどうか判断する場合は、複屈折を確認するとよい。天然水晶の場合、複屈折により透過した景色の輪郭が滲んで見える。透明であっても、輪郭がにじまず明瞭に見える場合は、ガラス等の複屈折性のない物質だと区別できる。.

16 関係: 偏光屈折率テンソルガラスジョン・カー (物理学者)セロファン光学軸光線石英磁性体第二次高調波発生結晶誘電体誘電率透磁率方解石

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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屈折率

屈折率(くっせつりつ、)とは、真空中の光速を物質中の光速(より正確には位相速度)で割った値であり、物質中での光の進み方を記述する上での指標である。真空を1とした物質固有の値を絶対屈折率、2つの物質の絶対屈折率の比を相対屈折率と呼んで区別する場合もある。.

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テンソル

テンソル(tensor, Tensor)とは、線形的な量または線形的な幾何概念を一般化したもので、基底を選べば、多次元の配列として表現できるようなものである。しかし、テンソル自身は、特定の座標系によらないで定まる対象である。個々のテンソルについて、対応する量を記述するのに必要な配列の添字の組の数は、そのテンソルの階数とよばれる。 例えば、質量や温度などのスカラー量は階数0のテンソルだと理解される。同様にして力や運動量などのベクトル的な量は階数1のテンソルであり、力や加速度ベクトルの間の異方的な関係などをあらわす線型変換は階数2のテンソルで表される。 物理学や工学においてしばしば「テンソル」と呼ばれているものは、実際には位置や時刻を引数としテンソル量を返す関数である「テンソル場」であることに注意しなければならない。いずれにせよテンソル場の理解のためにはテンソルそのものの概念の理解が不可欠である。.

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ガラス

ガラス工芸 en) 建築物の外壁に用いられているガラス ガラス(、glass)または硝子(しょうし)という語は、物質のある状態を指す場合と特定の物質の種類を指す場合がある。.

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ジョン・カー (物理学者)

John Kerr, c. 1860 ジョン・カー(John Kerr, 1824年12月17日 - 1907年8月18日)は、スコットランドの物理学者。外部の電場、磁場によって結晶や液体の光学的性質が変化するカー効果を発見した。.

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セロファン

ファンまたはセロハン (cellophane) はセルロースを加工して作られる、透明な膜状の物質である。普通セロファン (PT) と防湿セロファン (MST) の2種類がある。日本国内では、レンゴーとフタムラ化学で生産されている。PTセロファンはレンゴーおよびフタムラで生産されているが、MSTセロファンはフタムラ化学でのみ生産されている。.

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光学軸

方解石の複屈折 光学軸(こうがくじく、)は、光学異方性である複屈折結晶において、光を入射しても光が分かれない方向のことである。光軸(こうじく)とも呼ばれる。 簡単に説明すると、右の写真において、方解石を通すと文字が二重に見えてしまうが、二重に見えなくなる方向があり、それを光学軸と呼ぶ。 光学系における光軸()と混同しないよう注意する必要がある。.

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光線

光線(こうせん)は、幾何光学における概念であって、線によってひかりの進行方向とエネルギーの伝播方向を示す。均質な媒質中では、光線は波面に垂直である。 直進、反射、屈折の法則に従った光線追跡で伝播方向が求められる。 太陽光線、レーザー光線などと、光の束を指していうこともある。拡散光線、平行光線もある.

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石英

水晶砂 石英(せきえい、、、クォーツ、クオーツ)は、二酸化ケイ素 (SiO₂) が結晶してできた鉱物。六角柱状のきれいな自形結晶をなすことが多い。中でも特に無色透明なものを水晶(すいしょう、、、ロッククリスタル)と呼び、古くは玻璃(はり)と呼ばれて珍重された。 石英を成分とする砂は珪砂(けいしゃ・けいさ、、)と呼ばれ、石英を主体とした珪化物からなる鉱石は珪石と呼ぶ。.

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磁性体

磁性体(じせいたい)とは、平易には磁性を帯びる事が可能な物質であり、専門的には反磁性体・常磁性体・強磁性体の3つに分けられる。このため、すべての物質が磁性体であるといえるが、普通は強磁性体のみを磁性体と呼ぶ。比較的簡単に磁極が消えたり反転してしまう磁性体は軟質磁性体と呼ばれ、そうでない磁性体は硬質磁性体と呼ばれる「したしむ磁性」 朝倉書店 ISBN 4-254-22764-7。 代表的な磁性体に酸化鉄・酸化クロム・コバルト・フェライトなどがある。 固体状態のものは磁石として、電動機の界磁として使用される。 硬質材料の円盤上に磁性粉を塗布あるいは蒸着したものがハードディスクドライブ(のプラッタ)に用いられる。柔軟な合成ゴムにまぜて板状にするとマグネットシートになり、液体にコロイド分散させると磁性流体となる。医療分野では強力な磁力を使ったMRIやごく微弱な磁力を利用するSQUIDの形で実用化されている。新しい情報記憶素子のMRAMなどを含むスピントロニクスと呼ばれる科学研究分野が注目されている。.

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第二次高調波発生

二高調波発生、もしくは 第二次高調波発生(だいに(じ)こうちょうははっせい、英:Second harmonic generation, SHG)は、非線形光学現象であり、光が非線形光学結晶と相互作用することにより、もとになった光の2倍の周波数の光を発生させる現象のことである。2倍の周波数の光とは、波長が半分の光のことである。 SHGはミシガン大学のフランケン(P.A. Franken)、ヒル(A.E. Hill)、ピータース(C.W. Peters)およびバインライヒ(G.

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結晶

結晶(けっしょう、crystal)とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素(単位胞)の数が十分大きければ(アボガドロ定数個程度になれば)結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス(非晶質)と呼び、これは結晶の対義語である。.

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誘電体

誘電体(ゆうでんたい、dielectric)とは、導電性よりも誘電性が優位な物質である。広いバンドギャップを有し、直流電圧に対しては電気を通さない絶縁体としてふるまう。身近に見られる誘電体の例として、多くのプラスティック、セラミックス、雲母(マイカ)、油などがある。 誘電体は電子機器の絶縁材料、コンデンサの電極間挿入材料、半導体素子のゲート絶縁膜などに用いられている。また、高い誘電率を有することは光学材料として極めて重要であり、光ファイバー、レンズの光学コーティング、非線形光学素子などに用いられている。.

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誘電率

誘電率(ゆうでんりつ、permittivity)は物質内で電荷とそれによって与えられる力との関係を示す係数である。電媒定数ともいう。各物質は固有の誘電率をもち、この値は外部から電場を与えたとき物質中の原子(あるいは分子)がどのように応答するか(誘電分極の仕方)によって定まる。.

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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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方解石

複屈折を示す方解石 方解石(ほうかいせき、calcite、カルサイト)は、鉱物(炭酸塩鉱物)の一種。組成は炭酸カルシウム(CaCO3)。 比重2.7。モース硬度3。六方晶系。.

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