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波長によって屈折率が異なるのは
ある波長で光が吸収されているからですか?

A 回答 (4件)

>波長によって屈折率が異なるのは、ある波長で光が吸収されているからですか?


正しいとも言えますが、多分、物理を理解されていないと思うので、説明します。

物質は分子で構成されている事、分子は電子を介して色々な原子核が特定の配置をして成り立っていることはご存知ですね。光が物質に当たると光の電界によって物質中の電子が振動します。それら電子は周りの原子核に捕まっていますから、電子の振動は光の振動と一緒ではなく時間的にズレを生じます(摩擦があるようなものです)。振動する電子は光を放射しますが若干時間的に遅れます。この遅れた光と元の光が重なり合った結果、光速が小さくなったように見えます(光の位相速度が遅くなるのは、結果です)。「つまり、電子振動の時間的なズレが屈折率の原因です。」これは、バネや振り子の振動あるいは電子回路の共振と同じ考え方で理解できます。古典的な見方ではありますが、電子が原子核の周りを周回しているのは一定の周波数で振動していることと見なせます。
光が共振波長(共振周波数)に近づくにつれて屈折率は大きくなります(これを、「分散」と言います)。共振波長では吸収は急激に大きくなります。屈折率のデータを見ると、波長が短くなるにつれて屈折率が大きくなっていることがわかると思います。これは、多くの物質では電子振動による吸収エネルギーは約10eV(波長に換算すると約100nm)で、紫外線領域にあることが原因です「価電子遷移吸収」。物質によって電子振動の共振周波数が違うので、屈折率も物質によって変わります。エネルギー吸収が電子の振動によらず分子の振動によって吸収される場合もありまが、分子の振動周波数は小さいので、この現象は遠赤外からテラヘルツ波の領域で起こります。

ついでに。一般には屈折率は1より大きな値ですが、共振波長より少し短い波長に対しては1より小さな値を取る波長領域があります。共振周波数は物質によって違うので、物によってはX線の波長領域で屈折率を1より小さくできます。このことは、X線顕微鏡やX線望遠鏡、X線レンズなどに応用されています。

もう少し興味があれば、https://annex.jsap.or.jp/photonics/kogaku/public …をどうぞ。
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下記ホームページを参照ください。


http://catbirdtt.web.fc2.com/hikarinokussetu.html
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> 波長によって屈折率が異なるのは


波長によって、速度が変わるからです。
真空中に対するその変化率を、速度係数と言います。

波長による光吸収の度合いは変わります。
これは透過度とも言い、出口の光強度の差になります。
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真空中では、波長の違いで光の速度は一定とされていますが、媒質が変わると波長によって速度が異なるのです。


光の散乱・分散 ■わかりやすい高校物理の部屋■
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/kouha …
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