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11~13件)

>【自然光】ある位置において、ある瞬間を見れば・・・


>【部分偏光】自然光と同様だが、振動ベクトルの・・・
>この考え方で合っているのでしょうか?

根本的に間違っています。自然光は、振動方向、位相、振幅、波長がさまざまな、偏光の混じった光です。このような光の振動ベクトルを加えることは意味がありません。自然光について干渉が起きるのは、原則として点光源から発した光の場合のみです。部分偏光は、自然光と偏光の混じった光です。このことを、定量的に表現する指標として、ストークスパラメーターが用いられます。
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この回答へのお礼

ojisan7さん、回答ありがとうございます。

ojisan7さんの回答や他の方の回答を拝見させて頂いても、
自然光なのに同じ振動数・位相しか考えていなかったから、私の考えは間違っているようですね。

ストークスパラメーターというものについて、もう少し勉強してみます。ありがとうとざいます。

もう1つ質問なのですが、『偏光』と言った場合は、振動方向以外に、位相・波長も揃っていなければならないのでしょうか?

お礼日時:2007/07/16 10:58

自然光の発生のメカニズムを考えれば自明のように思えます。



高温物体からの光です。この場合、構成原子が加熱されて、励起状態に上がって、その時の双極子の方向に偏光した光(ある時間しか継続しない)を放出する。
双極子の方向はランダム。自然光はそういった光の集合体。

すると、「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」もありじゃないですか。ただし、それぞれの光は有限の時間しか継続せず、始まりもランダム。
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この回答へのお礼

leo-ultraさん、回答ありがとうございます。

つまり、どの励起状態からいつ基底状態に落ちてくるかもランダムだから、位相や振動数や波長などが異なるので、
「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OKということでしょうか?

お礼日時:2007/07/16 10:51

自然光と部分偏光については、上記のとおりで正しいと思います。



「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?」

360度全ての方向に偏光方向を持つ光が「同時」に伝播していくと考えると
足し合わせても一方向の成分のみにはならないと思います。
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この回答へのお礼

ahoahoaho3さん、回答ありがとうございます。

>360度全ての方向に偏光方向を持つ光が「同時」に伝播していくと考えると
足し合わせても一方向の成分のみにはならないと思います。

それは、位相や振動数などが異なるからでしょうか?

お礼日時:2007/07/16 10:40

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Q偏光フィルター

偏光フィルターは、屋外での撮影を前提にしたフィルターでしょうか?
室内では、光量が減少してしまうのでしょうか?

Aベストアンサー

そうです 室内では、光量が2-3絞り分減少します
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Q偏光板を通る光の振動方向について

以下の図をご覧ください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Wire-grid-polarizer.svg
偏光板を通る光の振動方向は、この図で言うと縦方向になっているかと思いますが、
この振動方向は、電場の振動でしょうか、磁場の振動でしょうか、それともどちらでも
ないのでしょうか。
電磁波は電場の振動と磁場の振動が垂直になっていると習いましたが、この場合は
どちらなのでしょうか。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

空間を電磁波は電場の振動と磁場の振動が垂直になって次々に伝播して行く等言うのは、古典的な電磁学の説明で大間違いです。
理論的に光に磁場の振動等と言うものは存在しません。
AMラジオが磁性体アンテナを使うのは磁場振動を受信するだけです。
偏向板は絶縁体であり電流は流れないので磁場は存在せず分子配列に従って電場(電子雲)が光を伝播しますから光の偏向が起きます。
写真撮影で偏向レンズ使ったことがある人は当然知っていますが、偏向を有効にするには角度を変えて反射を抑える方向を探します。

Q偏光フィルターで円偏光は?

偏光フィルターの仕組みをそれなりに調べたところ
「電場の共鳴によってカットする」と理解しました。
まずは、この理解の仕方でよいでしょうか??

もしあっているのであれば、
円偏光、楕円偏光、直線偏光のどれであっても
電場の方向次第で透過するのでしょうか??
位相がバラバラなものから直線偏光のみを取り出す方法は
世の中には存在しないのでしょうか?

偏光というものを調べていると
電場と磁場の合成ベクトルとしての「偏光」と
電場ベクトルの方向を代表させて「偏光」と言っている場合と
使われ方は様々で混乱しております。

ちなみに、今回は「合成ベクトルとしての偏光」が
偏光だということにしていただけると幸いです。

わかりやすい回答、お待ちしております

Aベストアンサー

1) 偏光フィルターを通った光は直線偏光ですが、これは円偏光がすべてカット
された結果なのか、もしくは円偏光が直線偏光にされてしまうからなのか、
どちらなのでしょうか?
さすがに後者はないよなと思いつつ、念のため質問させていただきます。
   ↓
 ある物理量がベクトル量であるときに、そのベクトルの分解・合成がイメージ
 として掴めていますか?

 これが適切なアナロジー(相似)になっているかどうか自信はないのですが、
 例えば、ここに1次元のレールがあってその上にレール方向に摩擦なく動ける
 台車が載っているとします。この台車のおしりにレールに沿う方向に力を
 加えると、もちろん台車はレールに沿って動きますね?
 では、台車のおしりをレールと角度θをなす斜め方向から押したらどうで
 しょう? 台車はレールに束縛されてレールと直交方向には動けません(脱線
 は考えない)が、斜めの力でも押されて(レール直交方向にも押し付けられて
 いますが摩擦はないので)レール方向に動き出しますよね? このときの動き
 は、押した斜めの力をレール方向とその直交方向に分解して、レール方向の
 力だけを考えたときと同じになりますね。
 偏光子の方位に対して傾いた直線偏光や円偏光を入れた時に、偏光子を透過
 する振動=直線偏光のイメージはちょうどこんな感じではないでしょうか?

(2) 一部の偏光フィルタは波長の二分の一以下幅の「スリット」が並んでいる構造
ですが、これが「スリット」単体だと光は伝播光として通過できるのでしょうか?
 私の混乱は「スリット」一つでも偏光方向によって通過できると思い込んでいる
ことが混乱の原因なのではないかとわかってきたので、このような質問をさせて
いただきます。
   ↓
 もちろん、スリット1つでもある程度の偏光特性は持つと思います。ただし、
 不完全(反対成分もかなり抜けてくる)なはずです。通常のフラウンホーファー
 回折でも単スリット→複スリット→回折格子、で回折パターンが鮮鋭化していく
 のと同様、複数等間隔で並んでいることによる"合成効果"で、作用が完璧に
 近づくのだと思います。

(3) 偏光フィルタや波長板の構造・原理等がしっかり書いてある良い本がある
でしょうか?
   ↓
 ワイヤーグリッド偏光子の作用については、「第3・光の鉛筆」(鶴田匡夫著、
 新技術コミュニケーションズ刊)に詳しい説明があります("グリッド偏光器"
 で載っています)。

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   ↓
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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?

電磁波の電場と磁場の振動方向は何故垂直と言えるのでしょうか。
例えば金属板に対して磁石を近づければ渦電流が発生します。
これでなんとなく磁場の振動方向に対して、電場が垂直であることは
わかります。
しかし、電場が変化すると、何故電場の振動方向と垂直に磁場が発生
するといえるのでしょうか。これを確かめる実験はあるでしょうか。

あと電磁波や光は横波、縦波の両方の性質がとどこかで聞いた気がしますが、
間違いないでしょうか。横波であることは偏光板や金属格子を使って
90°ずつ回転させていけば実験できるかと思いますが、縦波かどうか
はどうやってわかるのでしょうか?

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

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。

 先の質問でコンデンサで電場を変化させると電磁波が発生するのかという質問をされていましたが、それを利用したものが同軸ケーブルです。同軸ケーブルの外皮と芯線の間に電圧をかけると磁場が発生しそれが波として同軸ケーブル中を進行していきます。
 磁場なり電場の振動があれば必ず電磁波は発生します。

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...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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