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。
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目次
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以下、ドラフト。
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''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。''
''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。
\mathbf{E}=
\begin{pmatrix}
E_x e^{i\phi_x} \\
E_y e^{i\phi_y} \\
\end{pmatrix}
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。''