偏光板・偏光シートの構造を教えて下さい。
光学の本を見ても、平行な線の縞だけで、良くわかりません。
製品の仕様や、詳しいページのアドレスがあったら教えて下さい。

A 回答 (2件)

基本的な構造は簡単なものです。



有機分子の中には、光を吸収する方向と吸収しない方向をもったものがあります。
これを2色性と呼んでいます。
これは、分子の構造上光の電場の振動を受けたときに、その電場の方向が共鳴する方向にあるかどうかで決まります。

この有機分子をPVA(プラスチックの一つです)などのポリマーの中にいれ、フィルムを引き延ばすと、中に入っている分子はその方向に引っ張られ、特定の方向に配列されることになり、特定の偏光方向の光を吸収する偏光板ができあがります。

なお、ここで有機分子を入れずにそのまま引っ張ると、波長板ができあがります。(円偏光させたりする)
これは誰でも簡単に出来て、偏光板2枚を用意して、直交させると透過する光は暗くなりますが、この間にセロハンテープを色んな方向に張り付けた板(重ね張りするとよい)を挿入すると、セロハンテープの波長板としての機能を体験できます。

では。
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この回答へのお礼

まさに目から鱗(ウロコ)がおちたようにわかりました。
有機分子で偏光板を作る方法が納得できました。
さすが専門家ですね。(失礼な言い方に聞こえましたら御免なさい)
私も人に教えるくらいになりたいです。見習いたいです。

お礼日時:2001/10/20 22:58

ここはいかがでしょう?


最近デジカメ用の偏光フィルタを買ったので、僕もちょっと興味を持って調べてみました。

参考URL:http://www.sanritz-corp.co.jp/japanese-hp/polari …
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この回答へのお礼

大変有難うございます。非常に参考になりました。
日頃の心がけというか、好奇心、探究心を持っているのが
大事なのですね。積極的な姿勢を学びたいと思いました。

お礼日時:2001/10/14 22:26

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Q偏光板の原理と偏光の性質について

 
電磁波(光も含め)は、電場と磁場の垂直の交互振動から成り立っています。

偏光板は、電場振動(または磁場振動)の特定の振動面の光を通過させ、他を遮断する性質を持つものだと聞いています。

ところで、一般の光は、電場(または磁場)振動面は、進入方向に対する法面において、360度の全周にランダムに、均等に分布している光から成り立っていると考えられます。

1)すると、特定振動面の光だけを偏光板が通過させると、偏光板を通る光は、全体の光の流れのなかのごくごく一部となり、大部分の光は通過しないで、偏光板を通すと、光は真っ暗かそれに近い暗さになると考えられます。しかし、実際には、真っ暗にはなりません。

2)そこで、この理由を考えると、特定振動面を中心に、通過光が振動面角度が回るにつれ、減衰して通過すると考えると、この矛盾は解消できます。しかし、この場合、二枚の偏光板を直交させると、光がまったく通過せず、視野が真っ暗になる理由が説明できません。

また、偏光を二つの成分に分けることができるというのは、電場の振動とは、偏光面での電場の強度(振幅)の振動で、偏光面以外の角度面でも、電場が存在するが故に、こういう成分分解が可能なのだと思いますが、その場合でも、偏光した光の強度が極めて小さいことに変わりありません。

偏光板の偏光は、「どういう原理」で行われているのか、また上の1と2の問題・疑問について、答えてくださる方がおられれば幸いです。

他にも疑問があるのですが、回答次第では、疑問が解消するかも知れません。
宜しくお願い致します。
 

 
電磁波(光も含め)は、電場と磁場の垂直の交互振動から成り立っています。

偏光板は、電場振動(または磁場振動)の特定の振動面の光を通過させ、他を遮断する性質を持つものだと聞いています。

ところで、一般の光は、電場(または磁場)振動面は、進入方向に対する法面において、360度の全周にランダムに、均等に分布している光から成り立っていると考えられます。

1)すると、特定振動面の光だけを偏光板が通過させると、偏光板を通る光は、全体の光の流れのなかのごくごく一部となり、大部...続きを読む

Aベストアンサー

偏光板の仕組みをしれば少し理解が進むかもしれませんね。
最も簡単で、市販されている偏光板はプラスチックに色素を入れた物です。
この色素は高分子で棒状になっています。

このような形の分子では、分子の長手方向の電場に対しては、良く共鳴して振動するため、そこで強い吸収があります。
が、短手方向の電場に対しては、あまり共鳴せずそのため光の吸収は起きません。
上記分子を透明なポリマーで方向をそろえて固定してあるのがよく見かける偏光板です。


光の偏光方向(電場の方向)が分子の長手方向(つまり吸収する方向)の場合には、ほとんど吸収されて透過しません。
逆に短手方向の場合には、かなり透過します(理想的には全部透過)。

では途中の角度の時は?
このときには、電場を長手方向と短手方向に分解して、長手方向の電場成分は吸収されて短手方向の成分はそのまま透過するとすればよいのです。
長手方向の電場 = E * cos(θ), 短手方向の電場 = E * sin(θ) , ここでθは長手方向を0とする電場の角度,Eは元の光の電場。

2枚の偏光板を90度で配置した場合は、一枚目の偏光板を通り抜けた光は、一枚目の短手方向の電場成分のみになっていますので、これを2枚目の偏光板の方向の長手、短手を基準に分解すると、2枚目の偏光板の短手方向には電場成分はありませんので、当然すべて吸収してしまうことになります。

では。

偏光板の仕組みをしれば少し理解が進むかもしれませんね。
最も簡単で、市販されている偏光板はプラスチックに色素を入れた物です。
この色素は高分子で棒状になっています。

このような形の分子では、分子の長手方向の電場に対しては、良く共鳴して振動するため、そこで強い吸収があります。
が、短手方向の電場に対しては、あまり共鳴せずそのため光の吸収は起きません。
上記分子を透明なポリマーで方向をそろえて固定してあるのがよく見かける偏光板です。


光の偏光方向(電場の方向)が分子の長...続きを読む

Q光学異性体を偏光板で区別する仕組み

「光異性体は
 偏光の振動面を一方は右へ
 他方は左へ回転させることで
 区別できる」

とさまざまな化学の本に書いてあるのですが

なぜ区別できるのか
その詳細な説明をいただきたく
質問させていただきました

光異性体は何種類あってなどの
異性体自体の
化学的な理解はしているのですが
偏光板での回転方向の物理的説明などを
中心とした仕組みの説明を望みますm(._.*)mペコッ

物理の参考書には
「偏光には
右ねじ円偏光と左ねじ円偏光があり・・・」
と電場ベクトルで
偏光について説明してあるのですが
化学の異性体でのこの話と
どうしても結びつきません。

ずうずうしい質問かもしれませんが
なにとぞ よろしくお願いしますm(._.*)mペコッ

Aベストアンサー

光の偏光面の回転方向により2つに分類される、これが光学異性体ですね。
何故か自然界のものはほとんど片方に偏っています(生命体有機物)が理由はわかっていません。

さて、本題ですが、知りたいのは何故回転するのかですね?

まず直線偏光は、右回り円偏光+左回り円偏光で構成されていると見ることが出来ます。
事実これを合成すると直線偏光になります。

さて、この右回り円偏光、又は左回り円偏光のどちらか一方のみ吸収が起きる、あるいは位相速度が異なるということが起きますと、バランスが崩れます。
たとえば左回り円偏光の位相が少しずれたとすると、そのずれた左回り円偏光と右回り円偏光の合成した直線偏光の偏光面はもとの偏光方向と比較して傾きます。

これはたとえば、時計で2つの長針があり、12時のところから左右に回転することを考えて下さい。
その場合合成した振幅は12時と6時の方向に振動する直線運動となります。
が、スターとしたときに既に左回りの針が進んでいたとします。たとえば10時としましょう。すると右回りは12時スタートで、左回りは10時スタートですから、合成した振幅運動は11時と5時の方向になります。

つまりそういう理屈で偏光面が回転します。

ここで、右回り円偏光にに対して作用するか、左回り円偏光に対して作用するのかで、光学異性体が産まれるのです。

で、なぜ片方の円偏光に対してのみ作用するのかというと、分子構造に原因があります。
わかりやすい例では、DNAを考えてみて下さい。螺旋構造をしていますね。
で螺旋の進行方向に光が進むとき、右回りの円偏光の光ば電場が右回りという事になり、左回りの円偏光であれば電場も左回りとなります。
このとき螺旋と同一方向の偏光と、螺旋とは反対の偏光では、分子から受ける作用が異なります。
これは直感的に理解できると思います。そのため、分子との相互作用が異なる=右と左の円偏光では吸収や屈折率が異なるということになるのです。

ざっと説明しましたがわからなければ補足下さい。

光の偏光面の回転方向により2つに分類される、これが光学異性体ですね。
何故か自然界のものはほとんど片方に偏っています(生命体有機物)が理由はわかっていません。

さて、本題ですが、知りたいのは何故回転するのかですね?

まず直線偏光は、右回り円偏光+左回り円偏光で構成されていると見ることが出来ます。
事実これを合成すると直線偏光になります。

さて、この右回り円偏光、又は左回り円偏光のどちらか一方のみ吸収が起きる、あるいは位相速度が異なるということが起きますと、バランスが...続きを読む

Q偏光板に赤外線を通すと?

可視光線が偏光板を通ると、一方向の偏光が吸収されて全光透過率が50%以下になりますが、赤外線が偏光板を通った場合はどうなるのでしょうか?

可視光のほぼ全域の波長(380~780nm)に渡って一定の自然光透過率(30%程度)を有する偏光板に赤外線を通した場合のデータを探して見たのですが、見つけられませんでした。

ご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教示くださいませ。

Aベストアンサー

その偏光板がご質問者の知りたい赤外領域でも偏光板として機能するものであり、特に吸収などがないのであれば、結果は可視光と同じです。

つまり偏光板の仕様しだいです。一般的な話はありません。

Q光学系について(偏光子や波長板)

レーザビームを用いた実験をしています.
しかし光学系に関して(本当はレーザ自体)全く知識が無く,
さらに文献を読んでも,上手く理解できません.
過去の質問で偏光子と波長板の違いについての説明があり,
とてもよく判ったのですが,それでもまだ判らないことだらけなのです.
前置きが長くなってしまいましたが,波長板を用いて偏光面の角度を変えて実際にはどのような意味(現象)があるのでしょうか?
さらにはレーザを通すために用いられる,光学系の一般的な用途と意味を簡単に教えていただけないでしょうか?
申し訳ありませんが宜しくお願い致します.

Aベストアンサー

>なぜ1/2波長板はレーザビームの出力を調整できるのか,
単体でビーム出力を調節できるわけではありません。
1/2波長板は入射した直線偏光の偏光方向を自由に変えることが出来ますね。(波長板を回転することにより)
その後に偏光子を固定で置いたとします。
偏光子(偏光板、検光子も同じ物)は特定の偏光方向の光のみ通す素子ですから、レーザー光の偏光方向を偏光子が通さない方向にすると、光は偏光子をとおりませんので出力は0になりますね。
逆に偏光子の通る方向にレーザー光の偏光を向けてあげれば出力は最大となるわけです。

よく行われる方法です。

>そして1/4波長板は何のために直線偏光と円偏光を切り替えるのか,
いろんな目的で行われることがあり、特にこれのためというものはありません。

1)その後の光学系に偏光依存性があり、その影響を小さくしたい
 (擬似的な無偏光状態にしたい)
2)偏光子とともに使用して光アイソレータ(よくレーザダイオード、光ファイバーなどで戻り光防止に使います)として使う
3)偏光解析でキャンセラーとして使う
4)分子の光学異方性を調べたいため
5)反射光と散乱光を分離するため
etc....

など数は多すぎてなんともいえません。

では。

>なぜ1/2波長板はレーザビームの出力を調整できるのか,
単体でビーム出力を調節できるわけではありません。
1/2波長板は入射した直線偏光の偏光方向を自由に変えることが出来ますね。(波長板を回転することにより)
その後に偏光子を固定で置いたとします。
偏光子(偏光板、検光子も同じ物)は特定の偏光方向の光のみ通す素子ですから、レーザー光の偏光方向を偏光子が通さない方向にすると、光は偏光子をとおりませんので出力は0になりますね。
逆に偏光子の通る方向にレーザー光の偏光を向けてあげ...続きを読む

Q偏光板のしくみ

偏光板を2枚使うと自由に光の量を調整できますか?
釣りのサングラスなんかも反射光をいい感じで減らしてくれて見やすくなりますが、偏光板を2枚使えば光の量は自由に調節できるのでしょうか?
直角に組み合わせれば、真っ暗になるのはわかるんですが、斜めにすればどうなりますか?
まぶしいライトを偏光板を使って調節することを考えています。
方法を教えてください

Aベストアンサー

2枚の偏光板が成す角度をθとすると、元の光の cosθ 倍の光量になります。

θ=90°だとcos 90°=0なので、直角だと真っ暗です。

θ=60°だとcos60°=0.5なので、光量が半分になります。

Q偏光の光学的モデル

偏光板の光学的モデルを考える場合、
ジョーンズベクトルやストークスベクトルで、
どういう設定をしようか迷っています。
「偏光、ジョーンズベクトル、ストークスベクトル」
についてやさしい説明をしていただける方、
お願いします。

Aベストアンサー

全部を説明するには絵も必要だし膨大な量になってしまいます。
ちゃんと理解するには本を探して勉強されることをお勧めします。

さて、簡単には、
1)偏光
光は電磁波です。電磁波は光の進行方向に対して垂直な2方向に磁場と電場が交互に振動しています。
(厳密にはある物質中では垂直ではなくなる)
また磁場と電場も直交しています。
通常光の偏光とはこの電場の方向を指します。直線偏光とはその偏光方向が一定の光で、円偏光はその偏光方向が絶えず回転している光を言います。

2)ジョーンズベクトル
これは比較的容易に理解できます。ある光があり、その偏光のx成分とy成分を
|x|
|y|
と書きます。x,yは複素数で円偏光はxとyの実部と虚部の比率の違いによって表されます。
素子は4x4行列となり、答えが得られます。ご質問の偏光子は、透過する方向がxの時には、
|1  0|
|0  0|
と表されます。
3)ストークスパラメータ
ストークスベクトルはポアレンカ球の位置を表しており、この位置が偏光状態を表します。
説明ここで簡単に言葉で説明するにはやっかいなので詳細はお許し下さい。

目的に応じて2と3を使い分けます。簡単なのはJonesMatrixの方ですね。
どちらも使いこなすためには、基本的な概念をちゃんと数学的に理解しないとなかなか難しいですね。
結局、偏光を含む波の方程式をそのまま扱うのが面倒なので、数学的に簡単に扱う方法として生まれましたので。
(Jones Matrixなどはそのままx,y方向の光の波の方程式の係数を表すようになっています。

では。

全部を説明するには絵も必要だし膨大な量になってしまいます。
ちゃんと理解するには本を探して勉強されることをお勧めします。

さて、簡単には、
1)偏光
光は電磁波です。電磁波は光の進行方向に対して垂直な2方向に磁場と電場が交互に振動しています。
(厳密にはある物質中では垂直ではなくなる)
また磁場と電場も直交しています。
通常光の偏光とはこの電場の方向を指します。直線偏光とはその偏光方向が一定の光で、円偏光はその偏光方向が絶えず回転している光を言います。

2)ジョーンズ...続きを読む

Q3枚の偏光板のこと

先日偏光板を使った実験をして、2枚の偏光板の透過容易軸を直交させると光を通さないということがわかっりました。
この原理はここの昔の質問を見て理解できたのですが、なぜこの2枚の偏光板の間にもう1枚の偏光板を斜め(45度)に入れると見えるようになるのか原理がわかりません。

一応ここの掲示板で探しては見たのですが、回答となるようなことが見つかりませんでした。(見落としたのかもしれませんが...)
詳しく教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

>補足です
No.1および2の説明について, 誤解があるようなので, 補足します.
まずここでは, 偏向板の組み合わせによる光の透過の特性の「原理」を問題にしているので,偏向板の理想化された特性を承認して議論しないと話がおかしくなる危険があります.

[前提]1枚の偏向板は特定の振動方向(透過容易軸)を1つだけ持ち,当たった光のうち,その固有の振動方向(その方向の直線偏光)の成分のみを通し, その振動方向を変えない.(方解石などのいわゆる複屈折(速度の異方性とそれに伴う偏光面の回転等)の話はここでは考えなくてよい.)


注意1)実際の偏向板では必ず透過の際に理想的でないことによる損失がありますが,原理的な(理想)透過率の話をする時は,損失を無視できるとして話をします.
注意2)偏向板を透過する際,透過光は入射光に比べて任意の位相のずれが加わっていても(ここでの議論には影響せず)構わない.つまり,透過光と偏光板を通らない光との干渉といった話の場合だと,偏光板の厚さや平均の屈折率といった絶対的な位相のずれを問題にする必要があリますが,ここでは透過光のみを問題にしているので,透過光全体に上の理由以外の原因が仮にあって位相のずれが生じたとしても結論には影響しない.
注意3)これは実は最も誤解されやすいところなのかも知れませんが,偏向板の許す振動方向(透過容易軸)と角θだけ傾いた振動成分の光は正射影を考えればわかるように透過光の振幅は0ではなくcosθ倍だけ通ります.エネルギーではcos^2θ倍で,それと直交する方向でみると振幅sinθ倍,エネルギーでsin^2θ倍で,もちろんエネルギー保存はcos^2θ+sin^2θ=1 で成立します(理想的偏光板のとき).

このような前提を承認いただいた上で, 補足をしますと,
@任意の(直線)偏光は異なる方向の直線偏光や互いに逆回りの2つの円偏光を基底として分解でき, それらの適当な重ね合わせで表現できる.
ベクトルのイメージでとらえれば良いのですが, 光の(電場)ベクトルを適当な別の基底を持ってきて表現可能という話です.

先の話で Y軸方向の直線偏光をベクトル(0,2)のように書きましたが, より正確には時間依存性も含めて(ω:角振動数, t:時刻, 初期位相は簡単のため0とする)

(0,2)*cosωt=(-1,1)*cosωt + (1,1)*cosωt <== E_y[Y軸方向]=E_-[y=-x方向] + E_+[y=x方向] の形

と書くべきだったかも知れません.
>特定の方向の振動成分を選び,しかもそれを打ち消す他の成分をカットすることになって,
という記述は, 上のE_- と E_+ が3枚目の(X軸方向のみを通す)偏光板に入射したとき, E_- と E_+ が「X軸方向に関しては任意の時刻tで完全に打ち消しあう」という話です. ここで,注意2)に触れた位相のずれがあっても E_- と E_+ に等しく生じるので, 干渉の条件は影響を受けません. (注)E_- と E_+ が"位相が180度違っている"と言うと危険です. 両者を加えると, X成分は打ち消しあって0ですが,Y成分は2倍になります.但しY方向の振動成分は3枚目を通れないので,ここでは特に問題にしなくてよかったわけです.
ところが2枚目の45度傾けた偏光板を入れると,上のE_+ のみ通ってE_- は遮断されるので...となります.

もちろん,基底の取り方は任意ですが,今の議論に都合のよいものは上述の y=-x方向 と y=x方向 の2つの直線偏光への分解です.

>補足です
No.1および2の説明について, 誤解があるようなので, 補足します.
まずここでは, 偏向板の組み合わせによる光の透過の特性の「原理」を問題にしているので,偏向板の理想化された特性を承認して議論しないと話がおかしくなる危険があります.

[前提]1枚の偏向板は特定の振動方向(透過容易軸)を1つだけ持ち,当たった光のうち,その固有の振動方向(その方向の直線偏光)の成分のみを通し, その振動方向を変えない.(方解石などのいわゆる複屈折(速度の異方性とそれに伴う偏光面の回転等)の話はここで...続きを読む

Q偏光板

偏光板は一方向に細かいスリットが入っており、スリットと平行な電場成分を持った光しか通過できないという事なのですが、電磁波は場の変化であり、実際に媒質が振動しているわけではないので、(物質的な)スリットにより偏光成分が取りだせるというイメージがつかめません。導体が入っているわけでもなさそうですし....
理由をご教授ください。

Aベストアンサー

参考URLにある「回答」が回答になると思います。

参考URL:http://oshiete.eibi.co.jp/kotaeru.php3?q=290389

Q偏光板の現象について

今、薄い氷の結晶を偏光板を使って観察しているのですが、2枚の偏光板の間に氷をはさむと偏光板の相対的な角度によっていろいろな色に見えることがあるのですが、なぜだか教えていただけないでしょうか?

お願いします。

Aベストアンサー

結構難しいのですが。。。。
物理学カテなのである程度のことは知っているとして話をします。

話を簡単にするため、二つの偏光板の方向は互いに直交している(クロスニコル)状態にあるとし、偏光子(入射側偏光板)の方向をx軸、検光子(射出側偏光板)の向きをy軸とします。

氷の結晶のような複屈折性の物質の場合、入射された光は互いに直交する異なる屈折率を持った二つの直線偏光として進みます。このため、偏光子で直線偏光となった入射光は、結晶に入った直後、結晶の方位によって定まる方向の二つの直線偏光になり、それぞれが別々に伝搬します。(ただし、結晶中の直線偏光の方向は、x軸、y軸とは一致していないこととします。一致していると複屈折が生じないので。)

結晶に入った直後は、もともと一つの直線偏光を分割したものなので結晶中の二つの直線偏光の位相はそろっていますが、屈折率が異なるために伝搬する速度も異なり、同じ位置で見たときの位相が次第にずれていきます。結晶を通過後、光は検光子の位置に来るまでこの位相がずれた直線偏光の重ね合わせ(楕円偏光)として伝搬します。

検光子の位置でそれぞれのy方向成分だけが取り出されたとき、それぞれの成分には位相差があります。この位相差がちょうどπ(あるいはその奇数倍)になると、互いに打ち消しあって光は弱くなります。

入射光を白色光にすると複数の波長の光があるので、特定の色の光だけがこの条件を満足し弱められます。この結果として、弱められた光の補色が色としてみえます。

これが色がつく理由です。

結構難しいのですが。。。。
物理学カテなのである程度のことは知っているとして話をします。

話を簡単にするため、二つの偏光板の方向は互いに直交している(クロスニコル)状態にあるとし、偏光子(入射側偏光板)の方向をx軸、検光子(射出側偏光板)の向きをy軸とします。

氷の結晶のような複屈折性の物質の場合、入射された光は互いに直交する異なる屈折率を持った二つの直線偏光として進みます。このため、偏光子で直線偏光となった入射光は、結晶に入った直後、結晶の方位によって定まる方向の二つの直線...続きを読む

Q偏光板の回転角と透過光強度

半導体レーザーと検出器の間に1枚の偏光板を置き、偏光板の回転角φを変えて透過光強度を測りました。

検出器は電圧計に接続し、回転角φの時の電圧をV(φ)としました。
すると、
φとV(φ)/V(0°)のグラフがコサインの曲線に、
V(φ)/V(0°)と(cosφ)^2の値がほぼ等しくなりました。

これはどうしてでしょうか。どなたか教えてください。

Aベストアンサー

直線偏光の偏光板を通過すると、偏光板の透過軸に沿った成分が通過します。
レーザーからの光の偏光面と偏光板のなす角度をφとすると、
透過軸成分はEcos(φ)になります。

検出器の出力は普通光のエネルギーつまり電界の2乗に比例しますから
検出信号Vは
V=k(Ecos(φ))^2
となりますよね。


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