なにか誤った操作をしてしまった可能性があるので再掲です なぜ反射型回折格子の入射角と反射角は等しくな

なにか誤った操作をしてしまった可能性があるので再掲です

なぜ反射型回折格子の入射角と反射角は等しくないのでしょうか？

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/09/02 09:19

もう終わってますか？

ANo7を補足すると
質問者の方は壁面での反射は入射角と反射角が一致する
と考えているみたいですが、これは確かに正しい。但し
光の波長に比べて充分に広い壁面かあるというのが前提。

質問に提示された回折格子のように反射するところが
すだれ状では全然成り立ちません。

すだれのー本ー本に注目すると、すだれのー本は四方ハ方に
光を散乱させます。すだれの一本に反射方向を決める「向き」など
ありませんから、特定の方向のみ光を反射などしたら
それこそ驚異です(^^;

No.8 回答者： rnakamra 回答日時： 2019/08/29 15:15

別に回折格子による反射も平面による反射も違いはありません。

平面による反射は回折格子でd→0の極限をとったものと等価です。

sinθ-sinφ=m*(λ/d)
となりますが、d→0の極限ではλ/dが2を超えてしまい|sinθ-sinφ|≦2をm=0以外では満たせなくなるのです。
m=0とするとsinθ-sinφ=0となり、普通の反射の法則がそのまま得られます。

強めあう条件を満たさない角度の光の強さですが、回折格子が十分に本数が多ければほぼ無視してよいレベルの弱さになってしまいます。本数が少ないと干渉縞がぼやけていきます。

平面での反射ではdが非常に小さく(光の反射は電子の影響が大きいため、原子間隔程度と考えてよい)、本数はとてつもなく多くなった場合同じなので、干渉の結果非常にくっきりとした反射が得られます。

No.7 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/08/28 09:20

>そもそも反射の法則の認識として波面が壁と衝突をして、反射した時、

>次の瞬間の反射波の波面と法線とのなす角が等しいという認識で、
>強め合い弱め合いなどはまったく考慮していませんでした。

おもしろいな。こと反射のことになると、ホイへンスの原理は無視なんだ。
何故ひとつの原理で考えようとしないの？

反射も屈折も素源波の重ねあわせでその方向が決まるという点では
回折格子の原理と同じですよ。0次光しか無いのが反射。

No.6 回答者： puyo3155 回答日時： 2019/08/25 18:15

ミクロとマクロの現象が全く分かっていませんね。

回折だろうと、反射だろうと、ミクロにみれば、波はある瞬間あらゆる方向に広がります。それを、ある方向から観察した場合の現象を計算するには、回折点に光源を設置し、任意の点で全回折点からの光源を積分すればいいわけです。実際、複雑な形状の反射や回折は、そうやって計算します。しかし、そういう計算は、解析的は解けませんから、コンピュータでシミュレーションでもするしかありませんね。Physical Theory of Diffraction　などが有名です。

そのミクロの現象をいちいち計算していては、実用的ではないので、考えられたのが反射や回折の法則です。ですから、そもそも、ミクロ云々を気にしながら考えること自体ナンセンスなことです。マクロはマクロとして、ミクロの現象を考えずに問題を解く。それが、回答を理解するコツです。

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2019/08/24 16:12

No.4 です。

「お礼」に書かれたことを読みました。
質問者さんがどのようなことを考えているのかが、正直言ってよく分かりません。

「回折」という現象が、光がスリットを通過したり、結晶格子を成す原子の表面で反射するときに、その「スリット」なり「原子」によって散乱される現象であり、「干渉」とはその散乱光が二次的な波源となって「スリット」なり「結晶原子」の間隔による行路差で生じるものと考えているのですが、違うのでしょうか？

＞反射した時、次の瞬間の反射波の波面と法線とのなす角が等しいという認識

鏡の反射ならそうでしょうが、「回折」でいう反射は「散乱」と考えるべきものと思います。
おっしゃるように、「鏡のような反射」であれば入射角=反射角で、干渉は起こらないでしょう。

波の回折：
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E6%8A%98
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/houso …

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2019/08/23 10:03

No.2 です。

何か、根本的な考え違いをされているような・・・。

＞①強度が大きくなった波が観測されるというのはか納得出来ますがそれ以外の波(弱い波)は考えなくても良いのでしょうか？

「それ以外の波(弱い波)」って何のことですか？

「山と山」「谷と谷」が重なりあって「振幅が大きくなる」部分と、それらが打ち消しあって「振幅が小さくなる」部分ができるということです。
当然「光が強めあう角度」と「弱めあう角度」ができます。
それが「格子間距離 d」と「波長」との比の整数倍に対応する「反射散乱角」あるいは「透過散乱角」で決まるということです。

＞②例えば反射型回折格子である特定の方向の光波が強めあい出現した場合どのように干渉が起こるのでしょうか？

「強めあう部分」と「弱めあう部分」が交互に出現するので「干渉」と呼ぶのですが・・・。

この回答へのお礼

返信ありがとうございます
恐らく大きな考え違いがあるかと思いますがそれがハッキリしませんので自分の考えを整理してみようと思います。
そもそも通常の回折格子は光波がスリットを通ると周期的に並んだある特定の位置のみから光波が出てきて、それらをそれぞれ別の(波の性質は同じ)波源とみなし、それらから出た球面波を考え、スリット上ですべて同位相となるような点で縞模様の明るい部分が出てくるといった認識です。
ですから反射型は反射した位置をすべて別の波源とみなし、それぞれの波源からでた球面波を考え、通常の回折格子と同様に同位相を考えるならば納得がいきます。
しかし反射の法則との関連性を耳にしたので一気に訳が分からなくなってしまいました。
そもそも反射の法則の認識として波面が壁と衝突をして、反射した時、次の瞬間の反射波の波面と法線とのなす角が等しいという認識で、強め合い弱め合いなどはまったく考慮していませんでした。
これらのギャップが理解できない状態です。
長文失礼致しました。
よろしくお願いします。

お礼日時：2019/08/24 15:52

No.3 回答者： konjii 回答日時： 2019/08/22 12:10

反射の法則は、平らな境界面上の（短い波長の）平面波の回折から生じる。

平坦な境界面が波長よりもずっと大きい場合、境界面の電子が鏡面反射の方向にのみ励起される。鏡面が波長と比較して小さい場合、反射の法則は成り立たず、光の反射は複雑になる。
とあります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8F%A1%E9%9D%A2 …

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2019/08/22 11:39

ひょっとして、反射光が一方向にしか進まない、決まった角度にしか反射しないとお考えですか？

いいえ、四方八方に、等方的に散乱されて反射します。（透過するときも、透過光は四方八方に等方的に進みます）

そのうちの「ある条件を満たす角度」に進む光が強め合って、その強度が大きくなるということです。
反射角（透過角）Φ は変数です。

この回答へのお礼

返信ありがとうございます
なるほどそれでは任意のdで成り立つような角度の場合が反射の法則に当てはまるということですね

ここで新たな質問が浮かびましたので質問させていただきます
①強度が大きくなった波が観測されるというのはか納得出来ますがそれ以外の波(弱い波)は考えなくても良いのでしょうか？
②例えば反射型回折格子である特定の方向の光波が強めあい出現した場合どのように干渉が起こるのでしょうか？
反射した地点から新たに素元波が発生しスクリーン上の点で強め合うような条件を立てるとするならば強度な光波を考える必要がないと思うのですがどうでしょうか？

お礼日時：2019/08/23 00:28

No.1 回答者： konjii 回答日時： 2019/08/22 08:57

この場合単色光ではなく白色光を使っているからです。

入射角と反射角が波長によって異なる現象を分散と言います。
https://www.shimadzu.co.jp/products/opt/guide/02 …

この回答へのお礼

返信ありがとうございます
なぜ白色光は角が等しくないのでしょうか？
色によって決まっていると言いますが反射の法則はどうなるのでしょうか？

お礼日時：2019/08/22 09:43