光の偏極

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ウィキペディア偏光の記事があります。

この本は書きかけです。

光には、 人間の眼で識別できる明るさと色の他に、 「偏極」という性質があります。 「偏光」とも呼ばれますが、この本では光を含む電磁波の性質を指す語として「偏極」と呼ぶことにします。

光の様々な振舞いを理解するためには、偏極の理解は不可欠です。 また、光の偏極は色々な技術に応用されています。

この本は、 光の偏極を基礎的な物理学から説明し、 関連する自然界の現象を取り上げ、 自然科学の理解を深めることを目的としています。


目次

  1. 電磁波の偏極
  2. 楕円偏極
  3. 光学素子
  4. 部分偏極
  5. 視覚と偏極
  6. 用語集

以下、ドラフト。

目次

  • 導入
    • 偏光の発見の歴史
    • 身近に見られる偏光現象
  • 偏光に関する実験器具
    • 偏光を作る
      • フィルム偏光子
      • 液晶偏光子
      • 反射型偏光子
  • 視覚と偏光
    • 偏光が見える生物
      • 昆虫
    • 人間は偏光が見えるか
  • 電場による記述
  • インコヒーレントな偏光の記述
    • Coherence行列による記述
    • Stokesベクトルによる記述

本にするには、導入として、偏光の発見の歴史とか、身近に見られる偏光現象について書くべき。 偏光の発見者ということになっている科学者は誰だったかな。 w:偏光によればファラデーらしい。

一般に光と言った場合、 理想的な単色光を指す場合と、 波長に幅がある光を指す場合がある。 始めに単色光について議論し、 後に波長に幅のある光について議論を広げることは、 多くの場合うまくゆく。 ここでもそのように話を進める。

波長に幅のある光って、専門用語で何と言うかなぁ。 ブロードな光、じゃだめかなぁ。

光は電磁波であり、進行方向に垂直な面内で2つの自由度がある。 そのため偏極が存在する。

偏極を記述する方法はいくつかある。 最も基礎的な方法は、電場の振動で表現する方法である。 直交する2つの振動で光の偏極は記述でき、 座標系の取り方は色々ある。 例えば、光の進行方向に垂直な面内で、ある方向をx軸とし、 それに垂直な方向をy軸とする。 電場ベクトルEは、複素振幅で表記すると次のように書ける。

実数の自由度は4つある。 この組み合わせによって、色々な偏極状態が存在する。

それぞれの偏極状態には名前が付いている。 直線偏光、円偏光、楕円偏光などがそれである。 (自然光、無偏光については、単色光では議論できないので後回しにする。)

(単色光かそうでないかと言うよりは、コヒーレントかそうでないかということ。)

それぞれの偏極状態についての図が必要。どこかにないかなぁ。 Wikipedia内を探してみても、画像としての図はよいのがなさそう。