凸レンズ 時間のギャップ

凸レンズは光を一点に集められるように厚みを調整してありますが，
位相差まで考慮して作られているのでしょうか？
つまり同時刻に出た光は，レンズの中心を通った光も，レンズの端っこを通った光も同時刻に観測面に集まるのでしょうか？

どなたか詳しい方がいらっしゃいましたらお教えください．

No.4 ベストアンサー 回答者： tance 回答日時： 2009/07/12 17:51

難しいことは解りませんが、レンズの外周に近いところから像に

至る経路と、レンズ中心から像に至る経路は、後者の方が短いですよね。
（光軸上に結像しているとして）

長い距離を通ってくる経路では当然位相が遅れるのではないか、
というのが質問の意味でしょうか。

レンズの中は光のスピードが遅いので、レンズ中心をとおる光と
周辺を通るひかりは同時に像に届くようです。

証明はわかりませんが、現象としてはこのような現象のようです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます．
お礼の言葉が遅れて恐縮です．
<<長い距離を通ってくる経路では当然位相が遅れるのではないか、
というのが質問の意味でしょうか。

そうです．質問の意図がわかりにくくて申し訳ありません．

<<レンズの中は光のスピードが遅いので、レンズ中心をとおる光と
周辺を通るひかりは同時に像に届くようです。

レンズ中心を通る光はレンズ周辺を通る光よりも長い時間レンズ内にいるという解釈でよろしいでしょうか．

お礼日時：2009/07/16 23:29

No.5 回答者： tance 回答日時： 2009/07/17 07:00

＞レンズ中心を通る光はレンズ周辺を通る光よりも長い時間レンズ内にいるという解釈でよろしいでしょうか．

それで良いと思います。

コヒーレントな光がちゃんと集光できるということは位相まで合っている
ことを意味していると思います。

位相として意識しなくても収差の少ない設計をすると、自動的に
位相まで合うのではないかと思います。

すべて「・・・思います」の連発で、断言できていないのが悲しい
ですが、専門家の回答をお聞きしたいです。

この回答へのお礼

再びの回答ありがとうございます．
<<すべて「・・・思います」の連発で、断言できていないのが悲しい
いえいえ，貴重なご意見なので参考にします．

お礼日時：2009/07/17 13:01

No.3 回答者： ch3oh 回答日時： 2009/07/11 16:04

　光源から出た光は波連というものを構成しており、

その連なりの中では相互の位相の間の相関が高いのだそうです。
　波連の長さは大変短く、長くてもせいぜい数ミリから数センチだそうです。
　薄膜で起こる光の干渉も厚膜では起こらないのは波連の長さによるようです。
　ですから、ご質問の事象に位相差を考慮しても無意味ではないかと思われるのですが、いかがでしょうか。
　お尋ねの光がコヒーレントなレーザー光でしたらまた話は別でしょうけれど。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます．
凸レンズのような厚膜では光の干渉が起こらないということですよね？
確かに光の干渉が起こらないなら位相差を考慮する必要はありません．
ですが今回の質問の内容は，同時刻に出た光がレンズのどこのルートを通っても同時刻に集まるかどうか，ですのでその点についてお答えいたただけると嬉しいです．

お礼日時：2009/07/12 12:59

No.2 回答者： yokkun831 回答日時： 2009/07/11 08:57

一点に光が集まるということはすなわち同位相で集まるということを意味しませんか？　平面波の場合にレンズを通った後の波面がどうなるかを追跡してみてください。

幾何光学的には凸レンズによる光の集中は，レンズを通ってあらゆる方向に出て行く光の強めあいに他なりません（ホイヘンスの原理）。もちろん現実にレンズを通る光の位相が完全にそろうことはレーザー光による実験などの場合以外にはありえないでしょう。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます．
<<一点に光が集まるということはすなわち同位相で集まるということを意味しませんか？
光は横波なので，私もそう思います．
ホイヘンスの原理で説明されるのは私にとって新しい考え方でした．
ところで，同位相で集まるということは必ずしも同時刻に集まることを意味していませんよね？位相が一周遅れても同位相になります．
このことを踏まえて，凸レンズは同時刻に出た光を同時刻に集める作りになっているのでしょうか？

お礼日時：2009/07/12 12:45

No.1 回答者： KEN_2 回答日時： 2009/07/11 02:03

凸レンズ 単体では周辺の収差の影響が発生して、レンズの周辺は切り落とされて

いた筈です。
レンズの周辺は色収差が発生しますので、端っこを通った光は同時刻に観測面に
集まりません。

カメラのレンズや光学顕微鏡などでは、組み合わせレンズで色収差を発生させ
ないように工夫されています。
　

この回答へのお礼

回答ありがとうございます．
私の質問文の書き方が悪くて申し訳ありません．
私は，「レンズの中心を通った光とレンズの端っこを通った光は同時に観測面に集まるか」を聞きたかったのですが，私の質問の仕方では，「レンズの中心を通った光同士は同時に観測面に集まるか．また，レンズの端っこを通った光同士は同時に観測面に集まるか．」が知りたいことになってしまいます．

レンズの端っこを通った光同士はその波長の違いによって同時に観測面に集まらないことは理解できました．

お礼日時：2009/07/12 12:25