No.5ベストアンサー
- 回答日時:
どうも、付け足しの解説になれば・・・と思いまして
書き込んでみます。
学生時代、2光束型の干渉計(マイケルソンや、マッハツェンダーなど)
で、干渉縞をだして、色々計測する実験をしていた時、
「もし、2光束の波面が、ちょうど180度(=λ/2)ずれたら、
完全に2つの光はうち消しあって真っ黒になっちゃう・・・
じゃ、この時、光のエネルギーはどこへ行っちゃうんだろう?」
って疑問にかなり悩みました。
最初は、
「そんなに、厳密に位相を合わせることは不可能だから、それは許されない
条件なんだ・・・」
とか
「無限の遠方では、光路差が積み重なって、エネルギーが復活するから
問題ないんだ・・・」
なんていう、半可通な理解をしていたんですが、実は全然違います。
もし、光の一つの出口で、完全に2光束の位相を反転させられたら、
他方の出口では、干渉計内のビーム分割鏡による位相反転で、必ず光は
強めあうように位相が回るんですね・・・。
自然は、必ずエネルギー保存の法則を守ろうとするもののようです。
では、位相が不完全に回る金属ミラーではどうなのか?、エタロンや
無反射コートのような、多光束干渉ではどうなのか?とゆ~のは、
ちょっと歯ごたえがある問題でしょうか!?。
また、光の干渉により、ある一つの出口にでてくる光を無くしたり
出したりするという手法は、光導波路の光スイッチ技術として実用化
されています。
注目していただきたいのは、干渉が、縞になったり、干渉計の出口
ごとに強さが違うということは、光の波長よりも、はるかに広い範囲で
エネルギーの保存が成り立っていれば、近傍でエネルギーが増減しても
許されるという事です。
そして、光という素粒子の振る舞いを、原子の集合体である、ガラスや
鏡というマクロな物理構造で制御できるというところも、かなり不思議な
事だと感じることができると思います。
質問のご意図を、はずしていたら、すみません。
では。
No.4
- 回答日時:
>では光(電磁波)では同様に干渉させたとき完全に打ち消しあって光の振幅がなくなることはあるのでしょうか?
はい。通常おきる光の干渉ではそのようになります。
ご質問の趣旨は、光の場合、進行方向に対して直行して磁場と電場の波であるから、3次元的に考えないといけない。
すると、電場も磁場もきっちり合わせなければならないからそんなことができるのだろうか?という疑問ですか?
大変よい着眼点だと思います。
まず、電磁波の場合、磁場の振動が電場を誘起し、電場の振動が磁場を誘起するという相互関係で成り立っています。
つまり、電場もしくは磁場のどちらかがたとえば吸収で失ってしまうと、磁場又は電場も同時になくなるわけです。
一般には光を透過する物質は磁場に対してはほとんど相互作用しませんので、通常は電場の方だけに注目しています。
さて、干渉の場合も同じで、電場に対して打ち消しあう条件にすると、電場の振幅がなくなりますので、同時に磁場の振幅もなくなります。
これで電場だけを考えればよいことになるわけです。
では3次元の空間で電場を打ち消しあう条件について考えてみましょう。
たとえば、直交座標系X,Y,Zを考え、電場の振幅方向がY方向であり、X,Z方向の異なる2つの波を考えます。
(たとえば、Z軸正の方向に進む光で、Z軸に対して θだけ +X方向の波と -X 方向の波)
これは電場の方向に関してはどちらの光も同じなので、強めあうところ、打ち消しあうところが発生し干渉縞が発生します。
イメージするとおわかりのように結局水の波と何ら変わりがないからです。(Y方向が重力方向とすればよいわけですから)
一方たとえば、片方の偏光方向がY方向のままに、もう片方をX,Z平面に平行にすると、これはもはや干渉縞は観察されません。
強度的には均一になり、干渉縞のかわりに傾いた直線偏光、楕円偏光、逆に傾いた直線偏光、逆に傾いた楕円偏光のような面内で偏光状態が分布したものが得られます。
つまり実際に光を干渉させる場合は、単に光路差だけを考えればよいのではなく、実際には偏光方向も考慮する必要があるのです。
ただニュートンリングなどでは進行方向が一方向しかないので、どんな偏光の光がきても結果は同じになり、考慮しなくても済みます。
こんな感じで理解できましたか?
No.3
- 回答日時:
rei00 です。
光の干渉についてのページ(ニュートンリング)を追加しておきます。「さまざまな光の干渉」には「ヤングの干渉実験」も出ています。
参考URL:http://okumedia.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/~masako/ex …
No.2
- 回答日時:
「ニュートンリング」ってお聞きになった事はありませんか。
光の干渉で生じるリング状の縞模様です。私も詳しい事は判りませんので,次のページを御覧下さい。他にもネット検索で多数ヒットします。
・http://www.gakugei-hs.setagaya.tokyo.jp/physics/ …
マイケルソン干渉計
・http://cryst.instr.yamaguchi-u.ac.jp/phy-exp/12n …
ニュートン環の実験
No.1
- 回答日時:
「ヤングの干渉実験」という実験があります。
これは、ダブルスリットに単色光を通すと、経路差による位相差が生じ、スクリーン上に干渉模様ができるという実験です。電磁波には、磁場と電場の振動がありますが、この2種類の波の位相は完全に同期していますから、同時に打ち消し合ったり強め合ったりできるわけです。お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 【電磁波】グリーンカーボランダムは電磁波を吸着するそうですが、電子レンジの表面のガラス部 3 2022/09/03 22:11
- 物理学 電子波や電磁波は、波の性質も持ち、振動していると教わりました。 この波としての振動は、何かを中心とし 8 2022/12/18 07:53
- その他(自然科学) 電磁波の周波数と熱について教えて下さい。 電磁波の波長とエネルギーについて、雑学として興味があります 6 2022/04/18 20:00
- その他(自然科学) 2重スリットの観測 8 2022/08/17 18:25
- 物理学 電磁波に関する問題 2 2023/01/31 13:52
- その他(暮らし・生活・行事) 緊急!電磁波を受けて耳鳴りで悩んでますが 最適な商品を紹介してもらえませんか? 私はどこからか電磁波 1 2022/05/06 21:34
- 物理学 電磁波の特徴おしえてください。誘電率と透磁率に対する周波数・波長の関係を教えてください。 2 2022/10/01 12:19
- 物理学 波の振幅が段々大きくなることを発振というそうですが、高校物理で習いますか? 5 2022/07/21 02:29
- その他(病気・怪我・症状) 人体への電磁波攻撃などあり得るのでしょうか? 3 2022/07/24 10:51
- 物理学 電磁波に関する問題 1 2023/02/02 21:34
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
ラプラシアンの物理的な意味
-
コンデンサー 極板間の電場の強...
-
【物理】 一様な電場とあるので...
-
高校物理の「一様な電場」につ...
-
電位、電流はスカラー量ですか...
-
電磁気学に関しての問題です。
-
重力や弾性による位置エネルギ...
-
電磁気学の問題が分かりません><
-
ガウスの法則
-
コンデンサーの極板間に誘電体...
-
電磁波の実験
-
コンデンサー間のポインティン...
-
電磁気学の問題
-
電磁気の問題です。お願いします。
-
表面に一様に帯電した球の電位...
-
仕事を表すW=Fxのグラフは、縦...
-
直線上に単位長さ辺りQ(C/m)の...
-
分極ベクトルとは?
-
電束密度D、電場Eの境界条件に...
-
帯電した薄い金属板の周囲の電...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報