偏光の意味は、例えば直線偏光の場合ですと、電場の振動方向が常に一定である光として理解しています。
しかし、自然光と部分偏光の意味がいまいち理解できません。
調べた限りでは、
自然光・・・『振動方向が一様でランダムに分布している光』
部分偏光・・・『振動方向が特定の方向に強く分布している光』
となっていましたが、これは、次のように理解すればいいのでしょうか?

【自然光】
ある位置において、ある瞬間を見れば振動方向は1つに決まっているが、次の瞬間を見れば振動方向は別の方向を向いている。
その振動方向がどこを向くかは全くのランダムであり、かつ、振動ベクトルの大きさはどの方向においても等しい。
【部分偏光】
自然光と同様だが、振動ベクトルの大きさが特定の方向でのみ強くなる。

この考え方で合っているのでしょうか?
分かる方いましたら、よろしくお願い致します。


ちなみに、何故こんな疑問を持ったのかの理由は、以下のようになります。

良くみかける自然光の図、例えば
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%81%8F%E5%85%89
を見ると、自然光の図として3方向の成分を持つ光が同時に伝搬しているように描かれている。
しかし、このような図では、その3方向成分をベクトル的に足し合わせてしまえば結局1方向の成分のみを持つことになるので、自然光じゃなくて単なる偏光なのではないか。
したがって、様々な偏光方向を持つ光が『同時』に伝搬していくという書き方は、正しくないのではないのか?

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A 回答 (13件中1~10件)

前回の回答は、色んな事に答えようとしていて、肝心の最初の疑問に答えていませんでしたね。



 直線偏光同士を足し合わせた時の偏光面がどうなるのかは、リサージュ図形で理解する事ができます。垂直偏光している光の電場ベクトルはY方向の単振動として表現でき、水平偏光しているものはX方向の単振動として表現することができます。これらの足し合わせをした電場ベクトルの終点の軌跡は、もし周波数が一致していれば、直線か円、もしくは楕円になります。偏光面が互いに直交していない場合でも、直交している組に分解できますので結果は同じです。つまり、周波数の同じ直線偏光同士を足し合わせても別の偏光状態ができるだけです。ということで、最初の疑問における「このような図では、その3方向成分をベクトル的に足し合わせてしまえば結局1方向の成分のみを持つことになるので、自然光じゃなくて単なる偏光なのではないか。」というのは正解です。その図が不正確ですね。

 しかし、リサージュ図形を見ればわかるように、異なる周波数の単振動を足し合わせた場合には、軌跡は直線や円、楕円とはことなる図形を描きます。たった二つの振動を足し合わせただけでも複雑な図形になるのですから、様々な周波数の振動を足し合わせれば非常に複雑で予測が困難な軌跡になるのは容易に理解できると思います。
 自然光というのは、発光原理から様々な周波数の波が含まれています。これが自然光が無偏光であるのが自然な理由です。

参考URL:http://www.uec.ac.jp/uec/uec-logo/lissajous-char …
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この回答へのお礼

nzwさん、回答ありがとうございます。
お礼が遅れてしまい申し訳ありません。

>>その図が不正確ですね。
凄くスッキリしました。ありがとうございます。

やはり、異なる振動数の光が存在しているというのが、自然光を考える上で重要なことなのですね。リサージュ図形を拝見しましたが、振動数が違うだけでこれほど複雑な振る舞いになるとは思いませんでした。
とても参考になる図でした。ありがとうございます!

お礼日時:2007/07/24 00:54

先ほど回答を投稿したのですが、うまくアップロードされていないようなので、再度投稿します。



 まず、古典電磁気学の範囲でのお話をします。
直線偏光している平面波は、
・進行方向(3次元ベクトル)
・偏光の向き
・波長
・位相
・振幅
の自由度を持っています。有る平面波を干渉により完全に打ち消す事ができる平面波は、位相以外のすべての項目が一致しており、位相が180度ずれている波だけで、それ以外の波は干渉により強度の高い部分や低い部分はつくりますが、完全に打ち消す事はできません。
 自然光は、さまざまな偏光の波の重ね合わせとして表現できますが、すべての種類の波が含まれている訳ではありません。つまり、干渉により完全に打ち消しあうペアが含まれていないからこそ、有限の波が実際に観測されるのです。

 次に量子力学(量子光学)のお話です。
 偏光の正体は、個々の光子が持つスピン(ヘリシティ)状態です。光子はスピン1を持つボース粒子であり、進行方向とスピンが平行である状態と、反平行である状態が、いわゆるヘリシティ固有状態です。これが、巨視的な円偏光状態に対応します。(一方が右偏光で、他方が左偏光。)直線偏光は、この二つの円偏光状態の重ね合わせです。ある二つの偏光の重ね合わせ状態は、別の方向の偏光の固有状態になりますから、各光子は、必ず偏光していると言えます。巨視的な電磁波の偏光は、個々の光子の偏光状態がどれだけ揃っているのかで定まります。なお、光子を偏光板に通した場合、偏光状態の量子力学的測定を行った事になり、その測定の固有状態に収束します。通過できない固有状態に収束した光子は、偏光板に吸収され、通過できる固有状態に収束した光子は通過します。個々の光子はどちらかの状態になりますので、光子の半分だけが吸収されるということはありません。ただ、巨視的光の場合、複数の光子が含まれており、その光が偏光板の固有状態になっていない場合には、個々の光子がどの固有状態に収束するかが確率的であるために、もとの光が弱まって出てきます。

 さて、最後に量子力学的干渉の話に進みます。光子の場合、完全に同じエネルギーを持った光子は互いに区別することができず、干渉性を示します。また、光子はボース統計に従う量子ですので、複数の光子が一つの量子状態をとることができます。そこで、もともと同じ集団にいた光子群をビームスプリッタなどにより分割して、再度合流させる場合など、複数光子間で干渉を行わせることができます。
 なお、巨視的な電磁波が光子の集まりであるというのは正しいのですが、実は日常目にする電磁波では、その中に含まれている光子の数は確定していません。光子の数が確定している状態は、光子数状態ないしはフォック状態とよばれ、かなり特殊な状態です。量子光学では、位相と光子数が不確定性関係にあるため、光子数が確定しているフォック状態では、位相が完全に不確定になっています。
 これに対し、位相が有る程度定まっている状態として、コヒーレント状態とよばれるものがあります。高強度で発振しているレーザー光などは、これにかなり近い状態です。しかし、このコヒーレント状態でも、位相は完全には確定していません。また、コヒーレント状態では、光子数はポアソン分布に従った重ね合わせになっています。
 フォック状態でも、コヒーレント状態でも、どちらも干渉は起こります。ただし、例えばビームスプリッタなどで光を干渉させても、どちらの場合でも粒子数の保存則は成立しています。

 なお、レーザー光以外の自然光の場合、位相も光子数も確定していない重ね合わせ状態になっており、これがどれだけ干渉するかは、可干渉度により異なります。
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この回答へのお礼

nzwさん、回答ありがとうございます。

>>干渉により完全に打ち消しあうペアが含まれていないからこそ、有限の波が実際に観測されるのです

なるほど~。そう考えれば良いわけですね!ありがとうございます。

なお、それ以下に書いて下さった量子光学については、こちらの知識が不十分なんでまだしっかり理解できません。
なので、理解してからまたお礼させてください。

お礼日時:2007/07/18 17:08

まず、古典電磁気学の範囲でのお話をします。


直線偏光している平面波は、
・進行方向(3次元ベクトル)
・偏光の向き
・波長
・位相
・振幅
の自由度を持っています。有る平面波を干渉により完全に打ち消す事ができる平面波は、位相以外のすべての項目が一致しており、位相が180度ずれている波だけで、それ以外の波は干渉により強度の高い部分や低い部分はつくりますが、完全に打ち消す事はできません。
 自然光は、さまざまな偏光の波の重ね合わせとして表現できますが、すべての種類の波が含まれている訳ではありません。つまり、干渉により完全に打ち消しあうペアが含まれていないからこそ、有限の波が実際に観測されるのです。

 次に量子力学(量子光学)のお話です。
 偏光の正体は、個々の光子が持つスピン(ヘリシティ)状態です。光子はスピン1を持つボース粒子であり、進行方向とスピンが平行である状態と、反平行である状態が、いわゆるヘリシティ固有状態です。これが、巨視的な円偏光状態に対応します。(一方が右偏光で、他方が左偏光。)直線偏光は、この二つの円偏光状態の重ね合わせです。ある二つの偏光の重ね合わせ状態は、別の方向の偏光の固有状態になりますから、各光子は、必ず偏光していると言えます。巨視的な電磁波の偏光は、個々の光子の偏光状態がどれだけ揃っているのかで定まります。なお、光子を偏光板に通した場合、偏光状態の量子力学的測定を行った事になり、その測定の固有状態に収束します。通過できない固有状態に収束した光子は、偏光板に吸収され、通過できる固有状態に収束した光子は通過します。個々の光子はどちらかの状態になりますので、光子の半分だけが吸収されるということはありません。ただ、巨視的光の場合、複数の光子が含まれており、その光が偏光板の固有状態になっていない場合には、個々の光子がどの固有状態に収束するかが確率的であるために、もとの光が弱まって出てきます。

 さて、最後に量子力学的干渉の話に進みます。光子の場合、完全に同じエネルギーを持った光子は互いに区別することができず、干渉性を示します。また、光子はボース統計に従う量子ですので、複数の光子が一つの量子状態をとることができます。そこで、もともと同じ集団にいた光子群をビームスプリッタなどにより分割して、再度合流させる場合など、複数光子間で干渉を行わせることができます。
 なお、巨視的な電磁波が光子の集まりであるというのは正しいのですが、実は日常目にする電磁波では、その中に含まれている光子の数は確定していません。光子の数が確定している状態は、光子数状態ないしはフォック状態とよばれ、かなり特殊な状態です。量子光学では、位相と光子数が不確定性関係にあるため、光子数が確定しているフォック状態では、位相が完全に不確定になっています。
 これに対し、位相が有る程度定まっている状態として、コヒーレント状態とよばれるものがあります。高強度で発振しているレーザー光などは、これにかなり近い状態です。しかし、このコヒーレント状態でも、位相は完全には確定していません。また、コヒーレント状態では、光子数はポアソン分布に従った重ね合わせになっています。
 フォック状態でも、コヒーレント状態でも、どちらも干渉は起こります。ただし、例えばビームスプリッタなどで光を干渉させても、どちらの場合でも粒子数の保存則は成立しています。

 なお、レーザー光以外の自然光の場合、位相も光子数も確定していない重ね合わせ状態になっており、これがどれだけ干渉するかは、可干渉度により異なります。
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4回目。

(笑)
補足と#9さんのご回答に関してコメントします。

フォトンが到着する場所、あるいは、その場所に到着する/しないの確率は、
考えられる限りの無限通りの経路(つまり色々な曲線経路を含む)について、
その、ある場所に到着したときの、フォトンの位相ベクトルを
すべて合算(積分)したベクトルの大きさで決まります。


また、
前回回答をした後に、考えていたのですが、
偏光板を通るとき、X、Y成分の一方が吸収されるわけですが、
単純に考えると、一方が吸収された結果、そのフォトンのエネルギーが
減少することになります。
一方、
フォトン1個のエネルギーは、E=hν だけで決まる、つまり、
振動数νが決まれば、一義的にエネルギーが決まるはずなので、
上記と矛盾します。

この矛盾に対して私は知見を持っていないので、うまく説明できません。
(もしかしたら、前回までの回答における説明も、どこか間違えているかも?)


というわけで、
申し訳ありませんが、本件、これにて退散いたします・・・
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この回答へのお礼

sanoriさん、4度回答ありがとうございます(笑)

>>この矛盾に対して私は知見を持っていないので、うまく説明できません。
(もしかしたら、前回までの回答における説明も、どこか間違えているかも?)

仮にそうだとしても、回答を頂いたことにとても感謝しております。
色々なことを考えるきっかけを与えてくださりました。

お礼日時:2007/07/18 17:04

疑問の回答ではないですが



波数 k のフォトンが一個ある状態

E=Eoexp(i(kx-ωt))
の(巨視的な)光
って別物じゃなかったでしたっけ?
フォトン一個の状態で電場の期待値を計算すると零になるような。
というのは
電場はベクトルポテンシャルの第0成分の微分であり
ベクトルポテンシャルは生成消滅演算子の線形結合だから
光子数が揺らいでないと有限の期待値が生じないのでは?

疑問には直接関係ないかな?

この回答への補足

nomercyさん、アドバイスありがとうございます。

単一のモードのフォトンしかない場合は、確かに0になりますねえ。
ということは、個々のフォトンの振る舞いについて議論しても意味がないということでしょうか。

ただ、量子光学の理解が乏しくて、自分の疑問に関係あるんだかないんだかもわかりません^^;

補足日時:2007/07/18 16:41
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この回答へのお礼

すみません、補足とお礼を間違えました。

お礼日時:2007/07/18 17:33

三たびお邪魔します。



>>>
そうすると、例えばフォトンの集団としての直線偏光というのは、
『1個1個のフォトンのXY方向の位相が一致しており、それと同じフォトンが集まったもの』
という考え方で合っているのでしょうか?

はい。1個についてXとYの位相が一致し、かつ、多数個について振動の方向が一致したフォトンの集団です。
それが偏光板を通過した後の姿になります。


>>>
2つのフォトンが干渉しないということは、例えば、E=Eoexp(i(kx-ωt))の光と、E=-Eoexp(i(kx-ωt))の光は、干渉して0にはならないということなのでしょうか?

Eは電場のことですよね。
はい。そうです。2個のフォトンの干渉でゼロにはなりません。
フォトンの個数が単純に足し算でカウントされるだけです。

自然光(振動方向が360度方向にランダム)であれば、位相も偏光方向もベクトルの総和や平均はゼロであるはずです。
ですから、もしも別々のフォトン同士で干渉するならば、太陽からの光は、まったく地上に届かないことになってしまいます。
実際はそうなっていませんので。
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この回答へのお礼

sanoriさん、何度も回答してくださってありがとうございます。

>2個のフォトンの干渉でゼロにはなりません
おそらく、このことが私の一番分かっていないことだと思います。
2個のフォトンが干渉しないというのが分かっていないために、sanoriさんが書いてくださった、
『自然光(振動方向が360度方向にランダム)であれば、位相も偏光方向もベクトルの総和や平均はゼロであるはずです。
ですから、もしも別々のフォトン同士で干渉するならば、太陽からの光は、まったく地上に届かないことになってしまいます』
というように考えてしまい、質問文にもあるような訳の分からない解釈をしてしまったのです。

もう1つだけ質問させて頂いてもよろしいでしょうか?
偏光板を通過するときや、境界条件を適用して反射率などを求めるときに、直線偏光の電場ベクトルを便利なように2つのベクトルに分解しますよね。
電場ベクトルを2つのベクトルに分解できるのならば、2つのベクトルを合成して1つの電場ベクトルにすることも可能ですよね。
このことと、2つのフォトンは干渉させることはできないということとの繋がりが分かりません。
2つのベクトルを合成して1つの電場ベクトルにできるのなら、
E=Eoexp(i(kx-ωt))と、E=-Eoexp(i(kx-ωt))も足し合わせて0、
というようにはならないのでしょうか?

恐縮ですが、よろしければご回答お願いします。

お礼日時:2007/07/16 23:26

横から失礼します。


(回答ではないですが・・)

もちろん「フォトン」からの概念を把握しておくことは大切なことですが
もっと単純に古典電磁気、つまりMaxwell方程式だけからで理解しておいても良いと思いますよ。

この辺の話はLandauの場の古典論に少し書いてあったと思います。
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この回答へのお礼

nomercyさん、アドバイスありがとうございます。

>もっと単純に古典電磁気、つまりMaxwell方程式だけからで理解しておいても良いと思いますよ
そうかもしれないんですが、考え出すと止まらなくなってしまいました。
ご紹介頂いた、Landauも読んでみたいと思います。
ありがとうございました。

お礼日時:2007/07/16 23:29

#4の者です。

再びお邪魔します。

そういうことでしたか。
では、前回回答の内容を踏まえ、以下、補足します。


光というものを、1個のフォトンとして考えるか、沢山のフォトンの集団として考えるかで、話が変わってきます。

沢山のブーメランは、フォトンの集団です。
そのすべてのフォトンの振動方向が全て揃っているとき、それを偏光と呼ぶのが一般的です。

しかし、
直線偏光、楕円偏光、円偏光という言葉は、1個のフォトンのことを指します。
つまり、1個のフォトンのXY成分の位相が一致しているのが直線偏光、ずれているのが楕円偏光・円偏光です。


>>>
自然光の場合には、位相と振動数が同じだとすると、それは全てが打ち消しあって、光がないということにならないのか?
と初めは考えていました。
ですが、他の方もおっしゃっているように、『自然光は位相も振動数も偏光方向も様々な偏光の集団であり、そもそも重ね合わせができない』
という感じで納得しました。

いえ、それで納得されては困ります。
文脈から判断するに、「重ね合わせ」とは、干渉のことですね?

光の干渉というのは、2個以上のフォトンが互いに干渉するのではなく、1個のフォトンの、それ自身への干渉です。
例えば、
2つの直線状の穴を開けたスリットを用い、その向こうにスクリーンを配置してスリットの手前から光を発射すると、スクリーンに光の干渉を示す像が現れる、ということはご存知と思いますが、
実は、たとえフォトンを1個ずつ発射しても、スクリーンに干渉を示す「像」が現れます。(1個1個が到着した各場所の到着数を集計したものが「像」です。)
(量子力学の話になります。)

自然光であれ、偏光であれ、検出器や目に入ってくる光は、多数個のフォトンの集団ですが、
干渉するか否かは、あくまでも1個のフォトン自身で完結する話ですので、いったん検出器や目に到着してしまえば、他のフォトンと干渉はせず、単に何個のフォトンが到着したかをカウントするだけであって、それが明るさ(強度)として観測されるわけです。
到着するまでの行程でも同じことです。
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この回答へのお礼

sanoriさん、再び回答ありがとうございます。

>直線偏光、楕円偏光、円偏光という言葉は、1個のフォトンのことを指します。
つまり、1個のフォトンのXY成分の位相が一致しているのが直線偏光、ずれているのが楕円偏光・円偏光です。

そうなんですか、1個のフォトンに対して定義する言葉だったんですか。
そうすると、例えばフォトンの集団としての直線偏光というのは、
『1個1個のフォトンのXY方向の位相が一致しており、それと同じフォトンが集まったもの』
という考え方で合っているのでしょうか?

>いえ、それで納得されては困ります。
そうです、干渉のことです。正しい言葉を使ってなくて申し訳ありません。
2つのフォトンが干渉しないということは、例えば、E=Eoexp(i(kx-ωt))の光と、E=-Eoexp(i(kx-ωt))の光は、干渉して0にはならないということなのでしょうか?

質問ばかりで申し訳ありませんが、お答えをいただけると幸いです。

お礼日時:2007/07/16 22:16

自然光については、おっしゃっるとおり、


位相も振動数も異なる光の重なりなので、打ち消しあうことはありません。

また、自然光も偏光板を通過させえれば、(例えば)直線偏光しますので、
偏光といっても必ずしも位相や振動数がそろっている必要はないと思います。
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この回答へのお礼

ahoahoaho3さん、再び回答ありがとうございます。

偏光で、位相・振動数がそろっている必要がないことが分かりました。
ありがとうございます。

お礼日時:2007/07/16 21:46

いきなり色々な用語を調べてしまったがために、混乱されているようです。

(失礼。)

本質を理解するには、たとえ話が有効な場合があります。
本件もそうです。

まずは、直線偏光だけを理解しましょう。

沢山の回転するブーメラン(ジャグリングの棒でも同じ)が、次々と、あなたの目に向かって直進してくる様子を想像してみてください。

1.
飛んでくるブーメランの傾きが全てそろっていれば、それが直線偏光に相当します。

2.
ブーメランの傾きがばらばらで、360度方向に平等に全くランダムであれば、それが自然光に相当します。

3.
一見ランダムに見えても、360度方向に平等でなく、どこかの角度に偏っていれば、それが部分偏光に相当します。


以上ですが、下記は、おまけ。

光が進む方向をZ方向と置けば、光の振動方向は(ベクトルの)X成分とY成分とに分けることができます。
直線偏光は、X成分とY成分とが常に同一であり、かつ、X成分とY成分との位相のずれがゼロ。
位相がずれると楕円偏光や円偏光になります。

「偏光板を通り抜けるのは、ある角度の直線偏光だけ」
というのは、よくある誤解ですが、実際は(約)2分の1が通り抜けます。
偏光板は、いわば、Y成分をカットしてX成分だけにしたものだからです。
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この回答へのお礼

sanoriさん、回答ありがとうございます。

回答していただいたのに申し訳ないのですが、ブーメランのたとえ話や、偏光板に関しては分かっています。
問題は、光が波動であって、重ね合わせの原理を使えることなんです。

>2.ブーメランの傾きがばらばらで、360度方向に平等に全くランダムであれば、それが自然光に相当します。
自然光の場合には、位相と振動数が同じだとすると、それは全てが打ち消しあって、光がないということにならないのか?
と初めは考えていました。
ですが、他の方もおっしゃっているように、『自然光は位相も振動数も偏光方向も様々な偏光の集団であり、そもそも重ね合わせができない』
という感じで納得しました。

お礼日時:2007/07/16 19:35

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Q電磁波の電場と磁場の振動方向は何故垂直か?

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よろしくお願いいたします。

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電磁波は横波です。縦波ではありません。

簡単な発生原理を説明しておきます。垂直のアンテナを考えます。アンテナの真正面から眺めているとします。
1) |
  |
  |
2) + 上下の電荷が上方に移動し上が+になります。
  |
  |
  |-
3)
  ↑  電場の変化
  ↑
  ↑
3)    それと直角に磁場が変化します
   ¦
 →→→
   ¦
4)   磁場が変化したので、電場が変化します。手前のものだけ示す
   ↓
 →↓→
   ↓
5)   電場が変化したので磁場が現れます。
   ↓
 ←←←
   ↓
6)   磁場が変化したので電場が現れます。
   ↑
 ←↑←
   ↑
・・・・この繰り返しが電磁波です。
 これは、この空間・宇宙・真空の性質であって、その空間に荷電粒子や磁気を持つものがないと振動--波として伝わっていく事が分かると思います。添付図に以前作成したイメージがありましたので上げて起きます。

 このことから、波の進行方向に対して媒介(電場と磁場)の偏移が直角である横波であることが理解できると思います。

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簡単な発生原理を説明しておきます。垂直のアンテナを考えます。アンテナの真正面から眺めているとします。
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  |-
3)
  ↑  電場の変化
  ↑
  ↑
3)    それと直角に磁場が変化します
   ¦
 →→→
   ¦
4)   磁場が変化したので、電場が変化します。手前のものだけ示す
   ↓
 →↓→
   ↓
5)   電場が変化したので磁場が現れます。
   ↓
 ←←←
   ↓
6...続きを読む

Qデジタル一眼 常用、偏光フィルターについて教えて下さい

こんばんは。
常用フィルターとPL(偏光)フィルターを購入しようと思い
量販店に見に行ったのですがいろいろあって迷ってます。
レンズと同じように性能=金額になってくるのでしょうか。
あまり高いのは買えないので安くてお薦めがあったら教えて下さい。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんばんは。

フィルターの場合、同じサイズかつ同じ機能でも高額なものは主にコーティングが違いますので、自分の体験では一般的な用途で顕著な違いを実感するようなケースはそれほど多くはありませんでした。逆光など撮影条件が厳しくなると違いを確認できることがありますが、どんなに高性能なフィルターであっても保護用フィルターはレンズ本来の性能を少しだけ落とすものですので常用フィルターとはいえ画質にこだわりたい時は外す手もあります(私は写真を手ほどきしてくれた友人の影響で保護用フィルターは殆ど使いません=高価なレンズを持っていないのがバレバレw)。

サーキュラーPL(円偏向)フィルタはAFを正常に働かせるための配慮がされていますのでただのPLと間違えないようにしてください。
PLは比較的高価なフィルターで常用はしないものですので自分の持っているレンズの一番大きなものにサイズを合わせて購入し、ステップアップリングを利用することで口径の違うレンズでも使う人もそれなりに多いのではないでしょうか。そういう使いまわしをするとレンズに合うフードをどうするかという問題も出てきますので伸縮式のフードを使ったり、カメラは三脚にセットしてハレ切りしてあげたりすることも検討されてはどうかと思います。

こんばんは。

フィルターの場合、同じサイズかつ同じ機能でも高額なものは主にコーティングが違いますので、自分の体験では一般的な用途で顕著な違いを実感するようなケースはそれほど多くはありませんでした。逆光など撮影条件が厳しくなると違いを確認できることがありますが、どんなに高性能なフィルターであっても保護用フィルターはレンズ本来の性能を少しだけ落とすものですので常用フィルターとはいえ画質にこだわりたい時は外す手もあります(私は写真を手ほどきしてくれた友人の影響で保護用フィルタ...続きを読む

Q<偏光方向と分子振動の関係について>

<偏光方向と分子振動の関係について>
光の偏光方向と分子振動の方向が一致するときは、光は透過されるのでしょうか?
どんな些細な情報でも良いので教えてください。

Aベストアンサー

まったく初歩的な観点からの「些細な情報」ですので,的外れでしたら読み捨ててください。

偏光方向というのは,電場の振動方向でしょうか?もしそうであるなら,分子振動方向に分子の分極があれば,電場の振動に対して分子振動が共鳴して,光を吸収することになるのではないかなあ,と考えてみました。

Q偏光フィルターの寿命?

http://www.marumi-filter.co.jp/web/02_digital/digital_pld.htm
現在、これを使っています。

偏光フィルターは寿命があると聞きいたのですが、本当ですか?
あるとしたらどれくらいでしょうか?

Aベストアンサー

偏光フィルターに寿命があるのは本当です。

偏光膜にはヨウ素の結晶が規則正しく並ぶことによって、一方向の振動の光のみ
透過させることができるのですが、このヨウ素の結晶が光(主に紫外線)や熱によって
徐々に壊れていきます。

製造直後から徐々に劣化していき、ある地点で急激に劣化する訳ではないので、
どこまでを許容するかで、寿命は大きく異なります。

メーカによるとフィルムの保存条件や使用期限(発色の劣化など)を参考(基準)にする
ならば、偏光フィルターの寿命は10年程度だとされています。

…が、やはり使用環境に大きく左右されるので、一口に何年とは言えないようです。
特に熱に弱いので、50℃以上の高温に晒されると数時間でダメになってしまうこと
も多いです。車内などでは要注意でしょう。

ヨウ素の結晶は紫色をしているため、イエローからグリーン系の染料を混ぜて、
ニュートラルグレーを実現しています。

長期的にほぼグレーを実現するために、製造時に染料をやや少なめに入れる傾向がある
ため、最初は僅かな紫色をしています。経年劣化でヨウ素の結晶が壊れていくと
ニュートラルグレーを経て、寿命末期にはイエローやグリーン系の発色になります。

白い紙の上に偏光フィルターを置き、明らかにイエローやグリーン系に着色している
ようなら寿命と考えて良いでしょう。

また液晶テレビやモニタの光は偏光しているので、これに偏光フィルターを重ねて
効果を最大にしたときに、光が透過するようであればこれも寿命と考えて構いません。

偏光フィルターは消耗品と考えた方が良いかもしれません。
購入時もできるだけ商品回転の早いお店で買うようにしている方もいらっしゃるよう
です。

偏光フィルターに寿命があるのは本当です。

偏光膜にはヨウ素の結晶が規則正しく並ぶことによって、一方向の振動の光のみ
透過させることができるのですが、このヨウ素の結晶が光(主に紫外線)や熱によって
徐々に壊れていきます。

製造直後から徐々に劣化していき、ある地点で急激に劣化する訳ではないので、
どこまでを許容するかで、寿命は大きく異なります。

メーカによるとフィルムの保存条件や使用期限(発色の劣化など)を参考(基準)にする
ならば、偏光フィルターの寿命は10年程度だとされて...続きを読む

Q直線上に単位長さ辺りQ(C/m)の正電荷が一様に分布している この直線からr(m)離れた点での電場の

直線上に単位長さ辺りQ(C/m)の正電荷が一様に分布している
この直線からr(m)離れた点での電場の強さをもとめよ

この問題についてQから出ている電気力線の総本数を面積で割ればいいというのは理解できますが、
電気力線の総本数の考え方がよく分かりません

点電荷からでる電気力線の総本数はわかるのですが、この問題のように「直線上に」「複数の電荷が一様に」ある空間の電気力線の総本数はどのように考えを組み立てればいいのでしょうか

Aベストアンサー

正電荷は、無限に長い直線上に分布しているのですよね?
ということで、この直線方向には電場は一様です。
なので、直線を中心とする厚さ L (m) の「円筒」を考えると、電気力線はこの円筒の「側面」のみを通り、底面を通過するものはありません。

長さ L (m) の正電荷の量は QL (C) ですから、円筒の「側面」の表面積は 2パイr*L ですから、そこを通る電束密度を D とすれば、ガウスの定理を使って
  2パイr*L*D = QL
となります。つまり
  D = Q/(2パイr)
従って、D=ε0*E の関係から
  E = Q / (2パイε0*r)

k=1/(4パイε0) を使えば
  E = 2kQ/r

質問者さんは、下記のマルチ間違いをしています。
(1)円筒の「側面」の表面積は「パイ r² * L」ではなく「2パイ r * L」です。体積を求めているわけではないですよね?
(2)「Q の作る E は kQ/r² 」は点電荷の話ですよね? ここでは無限直線状の電荷。しかも、ここの Q は「電荷 (C)」ではなく、直線上の「電荷密度 (C/m)」です。
(3)「電場」の話をしているかと思ったら、突然「電気力線の総本数」が出てくる。逆に「電場」は「単位面積当たりの電気力線の数(=電束密度/ε0)」ですから、「総本数」を求めるのではなく、「総本数を面積で割る」ことをしないといけません。

正電荷は、無限に長い直線上に分布しているのですよね?
ということで、この直線方向には電場は一様です。
なので、直線を中心とする厚さ L (m) の「円筒」を考えると、電気力線はこの円筒の「側面」のみを通り、底面を通過するものはありません。

長さ L (m) の正電荷の量は QL (C) ですから、円筒の「側面」の表面積は 2パイr*L ですから、そこを通る電束密度を D とすれば、ガウスの定理を使って
  2パイr*L*D = QL
となります。つまり
  D = Q/(2パイr)
従って、D=ε0*E の関係から
  E = Q / (2パイε0*...続きを読む

Q偏光フィルター

偏光フィルターって必要でしょうか?
具体的にどのような効果がありますか?
主に、自然風景や街並み等を撮っています。

レタッチソフトでできるのであれば、いらないような気もするのですが…どうなんでしょうか?
デジタルカメラで撮っている方は、このようなフィルター類を使わなくなってきたという話をよくきくので、レタッチソフトで簡単にできるのであれば、フィルターは保護フィルターだけでいいかなと思っています。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.1です。
私の私見です。
> 空(もしくは空を含めた街並み)を撮ることがあるので、それだと必要でしょうか?
ビルの壁面や、写真の中の金属類が輝き、フレアを発生させるような可能性のある被写体以外では、私はPLフィルターは使いません。
先ほどの、写真1・2や写真3・4の様な写真ならば、PLフィルターを使用するよりも、RAWモードで撮影し、コントラストやシャープネスで調整したほうが思い通りに仕上げやすいと思います。
もしも、PLフィルターを使用するならば、田舎の畑を撮影する際にビニールハウスなどが、光線の加減でギラギラしすぎている場合などに限定されると思います。

本当は違うのかもしれませんが「空(もしくは空を含めた街並み)を撮る」のであれば、
後で、PC上で補正したほうが楽なので、私はPLフィルターは使用しません。
だって、
・標準(つまり素材重視のローコントラスト)で撮影して、後からコントラストを上げる方が、
・PLフィルターを使用してハイコントラストに撮影した画像データをPCで後からローコントラストに落とす(補正)するよりも、
私は、得意というか、綺麗に仕上がりますから。

No.1です。
私の私見です。
> 空(もしくは空を含めた街並み)を撮ることがあるので、それだと必要でしょうか?
ビルの壁面や、写真の中の金属類が輝き、フレアを発生させるような可能性のある被写体以外では、私はPLフィルターは使いません。
先ほどの、写真1・2や写真3・4の様な写真ならば、PLフィルターを使用するよりも、RAWモードで撮影し、コントラストやシャープネスで調整したほうが思い通りに仕上げやすいと思います。
もしも、PLフィルターを使用するならば、田舎の畑を撮影する際に...続きを読む

Q質量m、電荷Qの荷電粒子が、鉛直下向きに重力を受け、水平方向に強さEの一様な電場から力を受けている。

質量m、電荷Qの荷電粒子が、鉛直下向きに重力を受け、水平方向に強さEの一様な電場から力を受けている。荷電粒子を速さv水平との角θの方向に打ち出すとき、最大距離となるθを、逆三角関数、質量m、電荷Q、初速v、重力加速度gを用いて表せ。
初期位置(x0,y0)とする。

この問題がわかりません。
どなたか教えてください。

Aベストアンサー

進む距離f(θ)=Vcosθ・2Vsinθ/g + (QE/m)・(2Vsinθ/g)²/2
( 0<θ<π/2)
この関数はθ=0,π/2で0、0<θ<π/2の範囲で上に凸(証明略)

進む距離をθで微分して=0と置いて極大値(最大値)となるθを求める。

f'(θ)=(2V²/g)(cos²θ-sin²θ)+(4QEV²/mg²)sinθ・cosθ
=(2V²/g)cos2θ+(2QEV²/mg²)sin2θ=0
∴(2V²/g)cos2θ=-(2QEV²/mg²)sin2θ
両辺をcos2θで割る
(2V²/g)=-(2QEV²/mg²)tan2θ

tan2θ=-(2V²/g)/(2QEV²/mg²)

2θ=arctan(-(2V²/g)/(2QEV²/mg²))

θ=arctan{ -(2V²/g)/(2QEV²/mg²) }/2

途中計算間違いがあるかも知れない・・・


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