クエリ: 「光や音などの波動が2つの媒質の境界面で屈折するとき、入射角の正弦と屈折角の正弦との比は一定である」という法則を、発見者の名前をとって何という?
文章: スネルの法則 スネルの法則(スネルのほうそく、英: 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。
文章: ランベルト・ベールの法則 ランベルト・ベールの法則(ランベルト・ベールのほうそく、英: LambertBeer law、英語ではBeerLambert law、BeerLambertBouguer law、または単にBeer's lawと呼ばれるものも同じ意味)は光の物質による吸収を定式化した法則である。法則名はヨハン・ハインリヒ・ランベルト、アウグスト・ベーア、ピエール・ブーゲに由来する。 文章: シャインプルーフの原理 シャインプルーフの原理(シャインプルーフのげんり、Scheimpflug principle)はオーストリアのテオドル・シャインプルーフが発見した原理で、フィルム平面と写真レンズの主面とがある1つの直線で交わるとき、ピントがあう物面もまた同じ直線で交わるというものである。 文章: メタマテリアル 負の屈折率によって起きるであろう現象の例に示す。 例えば普通の光学的な媒質では斜めに入射した光は入射面で多少屈折されているが、負の屈折率を持つメタマテリアルが媒質となると屈折の方向が逆となり光の経路が「くの字状」に折れ曲がるというものである。液体状のメタマテリアルは存在しないが、固体では実現されている。 文章: 逆2乗の法則 電磁気学における逆2乗の法則として、クーロンの法則がある。クーロンの法則は、発見者のシャルル・ド・クーロンから名前が取られている。クーロンの法則には電場に対するものと磁場に対するものの2種類ある。前者は球形または点状の電荷が作る電場の強さを述べたもので、後者は双極子の一方の極が作る磁場の強さを述べたものである。 クーロンの法則は、近接作用論の立場では電磁場に関する法則として述べられるが、ニュートンの万有引力のように2つの物体の間に働く力として表すこともできる。この場合、電場に関するクーロンの法則は「電荷を持つ粒子同士に働く静電気力の大きさは、粒子間の距離の逆2乗に比例する」と表現できる。クーロン自身はねじれ秤(英語版)を用いて2つの帯電した物体の間に働く力を測定することによって、静電気力に関するクーロンの法則を発見している。 磁場に関するクーロンの法則は、磁場に関するガウスの法則により磁場の湧出がゼロでない発生源が存在しないため、直接的には成り立たない。磁場についてクーロンの法則が成り立つためには、磁気単極子(モノポール)という概念が必要となる。前述の通り、ガウスの法則から磁場の湧出はゼロとなるため、磁気単極子は単体では存在し得ないが、微小な円電流のなす磁場を磁気双極子(ダイポール)のなす磁場と見なすことができ、磁気双極子を構成する粒子として磁気単極子を扱うことができる。 文章: クリスチャン・ドップラー クリスティアン・アンドレアス・ドップラーは、オーストリアの物理学者、数学者、天文学者。 観測者と震動源との相対運動によって振動数が変化することを詳しく調べ、1842年、それをもとに数学的な関係式をつくった。いわゆる「ドップラー効果」である。 オランダ人の化学者・気象学者であるクリストフ・ボイス・バロットが、1845年、オランダのユトレヒトで、列車に乗ったトランペット奏者がGの音を吹き続け、それを絶対音感を持った音楽家が聞いて音程が変化する事で証明した。 プラハのプラハ工科大学(現チェコ工科大学)で教授をつとめる。ドップラー効果はこの時代の発見であり、チェコ工科大学には、彼の名を冠した基礎物理学研究所「ドップラー研究所」がある。1850年、ウィーン大学物理学研究所の所長に就任。教え子の一人に遺伝の法則で知られるメンデルがいる。 ドップラーの生家は、ザルツブルクの新市街、マカルト広場に面している。ちなみに、マカルト広場にはモーツァルトが1773年、旧市街の生家から移転した住居がある。 小惑星(3905) Dopplerはドップラーの名前にちなんで命名された。 文章: エーテル (物理) フックは光の波動説をとっており、ニュートンは1704年『光学』(Opticks)という著書の中で光を微粒子の放射と仮定していたように、強く主張してはいなかったものの光の粒子説をとっていたため、この論争は光の波動説と光の粒子説の近代における最初の対立とみなされることが多い。以降、ニュートンの権威も手伝って18世紀においては、光の粒子説が受け入れられ、レオンハルト・オイラーを除いては光の本性について議論されなくなった。19世紀の物理学者トマス・ヤングとオーギュスタン・ジャン・フレネルは光は波動であると考えた。彼らは、光が横波であると考えるなら、波の振動の向きによって偏光を考えることができ、複屈折を説明することができると指摘した。さらに、回折について様々な実験を行うことにより、ニュートンの粒子モデルを否定した。 文章: リング共振器 リング共振器は、全反射、干渉、光学カップリングの原理によって動作する。 リング共振器の導波路を伝播している光は全反射と呼ばれる幾何光学的現象により、導波路内に留まる。全反射とは光線が媒質の境界に入射したとき、屈折して媒質から出ていく光が全くなくなるという光学的現象である。外側の媒質の屈折率が内側のものよりも小さく、光線の入射角(境界面の法線との成す角度)が臨界角よりも大きい場合は全反射が起こり、光は境界面を越えて出て行くことはなくなる。リング共振器がうまく動作するためには全反射の条件が満たされており、導波路内の光が決して外に出ていかないことが必要である。 干渉とは、二つの波が重なり合った結果、振幅の大きくもしくは小さくなった波になる現象をいう。通常、干渉とは互いに相関のある、コヒーレントな光の間の相互作用を指す。強め合う干渉が起きるのは、二つの波が同位相で干渉したときで、この場合は生じる波の振幅は元の波それぞれの振幅を足し合せたものとなる。リング共振器にはリング要素中に複数の光回路を持つため、ループに残った他の光との干渉が起きる。このような場合、吸光や近接場光、不完全結合などによる損失が無く、共振条件が満たされているものと仮定すると、リング共振器から出力される光の強度は系に加えられた光の強度と等しくなる。 文章: ブラッグの法則 ブラッグの法則は、X線の回折・反射についての物理法則である。ヘンリー・ブラッグとローレンス・ブラッグの父子によって発見された。 結晶のように周期的な構造を持つ物質に対して、ある波長のX線をいろいろな角度から照射すると、ある角度では強いX線の反射が起こるが、別の角度では反射がほとんど起こらないという現象を観測できる。 これは物質を構成する原子により散乱されたX線が、結晶構造の繰り返しによって強めあったり、打ち消しあったりするためである。ブラッグの法則は、X線の波長、結晶面の間隔、および結晶面とX線が成す角度の間の関係を説明する。 ブラッグの法則は結晶構造の解析に用いられている。 文章: 光電子 物質(金属など)の表面に充分に振動数の大きな光が入射すると、そのエネルギーによって物質内の電子が外部に飛び出す(外部光電効果)。一般に光電子と言う場合、この現象によって外部に飛び出した電子を指す場合が多い。この光電子1個1個を捉えて増幅するのが高感度光センサの光電子増倍管である。また光電子の持つエネルギーは物質の表面状態や内部のバンド構造などを反映するため、光電子分光法などを用いた分析にも応用される。半導体や絶縁体に充分に振動数の大きな光を照射すると、物質内部の電子が光子のエネルギーを吸収し、価電子帯などから固体内部の伝導帯に励起される(内部光電効果)。この伝導(光伝導)に寄与するようになった伝導電子もやはり光電子と呼ぶ。 光電子による物質の電気伝導度の変化を応用したものが光導電セルである。 文章: 非線形光学 非線形光学(ひせんけいこうがく、英語:nonlinear optics)とは、非常に強い光と物質が相互作用する場合に起きる、非線形の(つまり、光の電磁場に比例しない)物質の多彩な応答(現象)を扱う分野。レーザーの出現によって発展した分野であるが、レーザー自体の中でも非線形光学効果は本質的な役割を果たし、その特性をも支配する。 量子光学と深く関連している。屈折率や吸収率など光学材料の光学定数は、光が弱いときは定数とみなせる。しかし、光が強くなる(非線形性を考える必要がある)と光強度に依存して変化するようになる。このように、光の物質の相互作用の非線形性に由来する現象を非線形光学現象という。 文章: ウィーンの変位則 ウィーンの変位則とは、黒体からの輻射のピークの波長が温度に反比例するという法則である。 ヴィルヘルム・ヴィーンによって発見された。 なお、ヴィーンはドイツの物理学者であるため「ヴィーン」が正しい名称となるが、慣習的に英語読みのウィーンの変位則と呼ばれることも多い。 文章: クーロンの法則 クーロンの法則(クーロンのほうそく、英語: Coulomb's law)とは、荷電粒子間に働く反発し、または引き合う力がそれぞれの電荷の積に比例し、距離の2乗に反比例すること(逆2乗の法則)を示した電磁気学の基本法則。ヘンリー・キャヴェンディッシュにより1773年に実験的に確かめられていたが、この成果は彼の死後ずいぶん経ったのちの1879年にジェームズ・クラーク・マクスウェルが遺稿をまとめて『ヘンリー・キャヴェンディシュ電気学論文集』として発表するまで世間に発表されておらず、このためキャヴェンディッシュとは全く別のアプローチからシャルル・ド・クーロンが1785年に法則として再発見したことになる。磁荷に関しても同様の現象が成り立ち、これもクーロンの法則と呼ばれる。一般的にクーロンの法則と言えば、通常前者の荷電粒子間の相互作用を指す。クーロンの法則は、マクスウェルの方程式から導くことができる。 文章: エティエンヌ・ルイ・マリュス エティエンヌ=ルイ・マリュスはフランスの軍人、技術者、物理学者、数学者である。反射光の偏光についてのマリュスの法則を発見した。 マリュスはパリに生まれ、長じてナポレオンのエジプト遠征に加わった。1810年にフランス科学アカデミーのメンバーになった。 彼の数学的業績は光、幾何光学に関するもので、クリスティアーン・ホイヘンスの光の理論を証明する実験を行った。光の偏光に関する発見は1809年に発表され、結晶中の複屈折に関する理論を1810年に発表した。 マリュスの業績でもっとも知られた マリュスの法則は入射光の前におかれた偏光板による光の強度を与えるもので、 ここで θは入射光に対する偏光板の角度である。 文章: エドム・マリオット エドム・マリオット(Edme Mariotte、1620年頃 - 1684年5月12日)はフランスの物理学者、司祭である。気体の体積と圧力が反比例するという法則をボイルとは別に発見し、フランスではマリオットの法則と呼ばれる。視覚の盲点の発見者でもある。盲点の発見方法をマリオット盲斑検出法と言う。 文章: 振幅 振幅とは、波動の振動の大きさを表す非負のスカラー量である。波の1周期間での媒質内における最大変位量の絶対値で表される。 時としてこの距離は「最大振幅」と呼ばれ、他の振幅の概念とは区別される。特に電気工学で使用される二乗平均平方根 (RMS) 振幅がそれにあたる。最大振幅は、正弦波、矩形波、三角波といった相対的、周期的なはっきりした波動に使用される。1方向への周期的なパルスといった非相対的な波動では、最大振幅は曖昧になる。 非対称な波(一方向への周期的パルスなど)の場合には最大振幅は多義的となる。なぜなら、最大値と平均値との差をとるか、平均値と最小値との差をとるか、最大値と最小値との差の半分をとるか、によって得られる値が変わるためである。 複雑な波、特にノイズのように繰り返しのない信号の場合には、RMS振幅が一般に用いられる。一意に求まり、物理的意味を持つ量だからである。例えば、音や電磁波や電気信号として伝えられる仕事率の平均は、RMS振幅の2乗に比例する(最大振幅の平方根には一般的には比例しない)。 振幅を形式化するいくつかの方法が存在する。 簡単な1次元波動方程式について、その特殊解を正弦波とすると、 この場合、 A が波動の振幅である。なお、その他は次のような意味を持つ。 x : 波動 ω : 角周波数または角振動数 t : 時間 K , b : それぞれ時間と変位のオフセットを表す任意定数 振幅の構成単位は波動の種類によって異なる。 弦の振動 による波や、水などの媒質を伝わる波の場合、振幅とは変位である。 音波や音響信号では、振幅は便宜上音圧を指す。ただし粒子の移動(空気やスピーカーの振動板の動き)の振幅を指すこともある。振幅の常用対数を取ったものはデシベル (dB) と呼ばれ、振幅0の場合には -∞ dB となる。en:Loudnessは振幅に関連があり、通常の音はindependently of amplitudeとして認識されるものの強度は音に関する最も分かり易い量である。 電磁放射では、振幅は波動の電場と対応する。振幅の2乗は波動の強度に比例する。 振幅は、連続波 の場合は一定であり、一般には時刻と位置によって変化する。振幅の変化の形はエンベロープ と呼ばれる。