共鳴する領域を利用する例

図は、石英系光ファイバーの損失波長依存性を示したものです。
通信には、損失の最も少ない波長が1.55μm 付近を使っているようです。

この例とは違って、共鳴するような領域を積極的に使うような（通信以外でも良いです）例はあるのでしょうか？



https://optipedia.info/laser/fiberlaser/loss-1/

質問者からの補足コメント

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  ギターの弦や構造等共鳴現象を利用する例は沢山あります。
  
  そういう例ではなく、原子や結晶等の反応で、共鳴領域を使うような例を教えて下さい。

    補足日時：2023/03/11 11:44

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  ダブルへテロ→量子井戸→量子細線→量子ドット型半導体レーザで使用するのは、伝導体と価電子帯の直接遷移する部分です。（多分ですが、、）
  この部分と結晶の何等かの共鳴領域は、関係があるのでしょうか？

    補足日時：2023/03/11 12:22

No.2 ベストアンサー 回答者： himagene 回答日時： 2023/03/11 20:10

＞原子や結晶等の応答

これは、複素誘電率（式を変形すれば複素屈折率）で評価できます。複素誘電率は
http://www.techno-synergy.co.jp/opt_lectures/abo …
の図5-2や図5-3（複素屈折率）の例のようになっています。どちらの図も青線は光子の散乱による影響を表す実部で屈折率に関係すると思ってください。赤は光子の吸収の大きさを表す虚部です。共鳴周波数（これらの図では光子のエネルギーで表記）では吸収が大きくなります。その時、吸収周波数帯では青線の傾きが高周波あるいは短波長になるにつれて小さく（右下がりに）なっています。この様な周波数依存性を「異常分散」と言います。なお、共鳴周波数以外では右下がりで、これが普通の姿で普通の分散です。
＞共鳴するような領域を積極的に使うような
上記の様な性質があることが理解できれば、積極的に利用しようと思うのが自然の流れで、さまざまな光学素子が作られ売られています。
しかしここではもっと面白い応用を教えましょう。共鳴周波数より大きな周波数では屈折率が１より小さくなる周波数領域があります。空気や真空から物質に光が入射する場合、普通は物質の屈折率が１より大きいので境界面で反射と透過が生じます。一方、屈折率が大きな物質から小さな媒質に光が向かう場合はある角度条件を満たすと全反射を起こすので、透過は起こらず反射のみになります。つまり「屈折率が１より小さくなる周波数領域」では真空中でもある入射角条件を満たせば全反射を起こすので高反射率の鏡を作ることができます。金などの金属は共鳴周波数がX線の周波数にあるのでX線反射鏡を作ることができます（X線は普通は反射率は小さくほとんど透過します）。反射鏡の形状を適当なものにして、X線顕微鏡やX線望遠鏡として応用されています。
https://annex.jsap.or.jp/photonics/kogaku/public …
の図4(b)(d)が反射型X線顕微鏡。
http://www.u.phys.nagoya-u.ac.jp/r_e/r_e.html
には望遠鏡の構造と写真が出ています。

なお、電子レンジは共鳴周波数からは大きく外れた周波数で単なる誘電体損失効果を使っています。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞なお、電子レンジは共鳴周波数からは大きく外れた周波数で単なる誘電体損失効果を使っています。

正確にはそうなんですね。

＞吸収周波数帯では青線の傾きが高周波あるいは短波長になるにつれて小さく（右下がりに）なっています。
＞この様な周波数依存性を「異常分散」と言います。
＞なお、共鳴周波数以外では右下がりで、これが普通の姿で普通の分散です。

そのような現象があるのですね。
電子が二重障壁構造を共鳴トンネルで抜けっていった場合も、同じような吸収曲線を描きます。
この電子波の場合、位相がπ変化します。

共通点とか、考えてみます。またよろしくお願いいたします。

お礼日時：2023/03/13 10:22

No.1 回答者： eatern27 回答日時： 2023/03/11 15:43

抽象的すぎて何を聞きたいのかよくわかりませんが、電子レンジとかを挙げれば良い？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞電子レンジとかを挙げれば良い？

ある意味、単純に考えれば、そうかもしれませんね。
関係ないですが、電子レンジは、正確には、電磁波を使ってるので、電磁波レンジですね。笑。


https://www.rs.tus.ac.jp/mitsuda/cbi/Session3/3- …

お礼日時：2023/03/13 10:22