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ハーフミラーでの反射光と透過光(反射光とは別の光源)の干渉において、反射光と透過光が、逆位相かつ、同強度(反射光と透過光が)だった場合これらは、打ち消しあうことになると思うのですが、その場合、光のエネルギーはどうなってしまうのでしょうか。光自体が消えてしまうような気さえするのですが?E=hvとはいえ光の強度が0ならばエネルギーも0となるのでは、ないでしょうか。

どうしてもわかりません。どなたか教えてください。
お願いします。

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反射防止」に関するQ&A: 反射防止膜

A 回答 (4件)

前質問(No.607570)でのmickjey2さんの回答「光の干渉により弱め合う場合は、必ず強め合う所があります」につきると思います。


今質問の場合、「"反射光"の光源からの光のうち透過したもの」と「"透過光"の光源からの光のうち反射したもの」が強めあうことになるでしょう。(「位相が反対だからこちらも打ち消し合うんじゃないの?」と思われるかもしれませんが、反射光の位相は、屈折率がより大きい物との界面での反射では反転するが、より小さい物との界面での反射では変らない、ということに留意してください。)
なお、例えば眼鏡レンズなどの表面に「反射防止膜」のコートを施すことはご存じかと思いますが、反射光を減らすこと自体が目的なのでなく、その結果透過光が増える(=明るくなる)ためです。ご質問とは若干状況が異なりますが、本質的には同じことかと思います。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

確かに、”透過光”の光源と”反射光”の光源が光線を通して1直線に並んでいればその可能性はあります。しかし、たとえば両光源が、それぞれ45度の角度を持って(光線を通して1直線になっていない場合)いる場合、それぞれの光は、位置が別々なので干渉自体しなくなり強めあうことにはならないと思いますが...。
ここが、まだよくわかりません。

補足日時:2003/07/23 19:14
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#2 補足です。



> 光源が、それぞれ45度の角度を持って(光線を通して1直線になっていない場合)いる場合、それぞれの光は、位置が別々なので干渉自体しなくなり強めあうことにはならないと思いますが...。

一直線であろうが角度があろうが、問題にしている反射光と透過光が同一直線となる条件であれば、私の言うもう一組の透過光と反射光も一直線に並ぶのではないですか。
一方、もし問題にしている反射光と透過光が同一直線ではないならば、遠く離れればもとの2光線に分離するでしょう。
位置が別々なので干渉しない」とおっしゃる意味がよく分からないのですが、いずれにせよ、「打ち消しあう条件は成立するが強めあう条件が成立しない」という場合があるかどうか考えてみてください。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。よくわかります。おっしゃるとおりです。私の勘違いでした。

お礼日時:2003/07/23 21:42

私の前の回答が全てで、何も光の量子化を持ち出して複雑にする必要は無いのですが、ご質問のケースについてではご説明しますね。



光源Aと光源Bの光(どちらも同一波長で互いに干渉できるとします)をハーフミラーで合成して干渉させることを考えましょうか。

光源Aの光はハーフミラーで反射する光と透過する光に分かれます。
同様に光源Bの光も透過光、反射光に分かれます。
すると、

1)光源Aの反射光と光源Bの透過光
2)光源Aの透過光と光源Bの反射光

の2つの光の進行方向が生じますね。
ここで、1)の方で光源Aの反射光と光源Bの透過光の位相が180度ことなり打ち消し合うようにします。
すると、2)の方では強め合う条件となります。
1),2)ともに弱め合う条件や強め合う条件は存在しません。

なので、1)で打ち消し合う条件の時にはそのエネルギーは2)の光路を進むこととなり、トータルエネルギーは変化しません。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。ご丁寧に説明くださったおかげで、理解が進みました。感謝してます。

お礼日時:2003/07/23 21:45

回答がないようなので一応コメントしますがかなり自信がないです。


先日の回答と合わせるとどこかで矛盾するような気もします。

まず、物理でどこにいったかわからないエネルギ-がある場合、
たいてい熱になります。
この場合は、ハ-フミラ-の温度が上がるんじゃないでしょうか?
参考URLの【電子レンジで光速測定】で、
「紙テープを水で濡らして,その上にサーモテープを載せて「チン」すると,
定常波の腹の所の温度が特に高くなります。」
とあります。

で、面白いのは、ハ-フミラ-のような物質がない場合、
つまり、真空中で逆位相の光をぶつけたというような場合ですが、
その点に電磁場のエネルギ-がそのまま局在するんじゃないでしょうか?
阪大のレ-ザ-核融合装置「激光」は
そういう原理だったり・・・しない?

参考URL:http://www.straycats.net/html/news146.htm
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2003/07/23 21:46

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Qハーフミラーの構造と原理について

ハーフミラーの原理と構造について詳しく知りたいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ミラーの基本的な構造は、

空気-反射物質-ガラス基板-空気

となっています。ハーフミラーでもまったく同じです。
ここで、反射物質は色々あります。
一番簡単なのはアルミ、銀などですね。このほかにも金などが使われることもあります。
あと、この反射物質の所では誘電体多層膜といって、2種類の物質をきわめて薄く積層した構造のものもあり、これは吸収が極めて小さいミラーが作れるため、レーザーなどの非常に強い光を反射させるミラーなどに利用されています。

屈折率の値では、空気<ガラス基板<反射物質という順番で大きくなります。

物理的には一般に屈折率小から屈折率大の物質界面で反射するときには固定端の反射となり位相が変わります。
逆の場合は自由端の反射となり、界面での位相の変化は起こりません。
これは普通の並みの反射の仕組みと同じようになっています。

一般に金属などの場合は非常に大きな誘電率εを持っていて、またその符号がマイナスになっています。(導体であるため)
そのため、金属の複素屈折率N(N^2=ε)もその虚部(虚部が吸収を表します)大きな値となります。
ですから光の電場はわずかな量しか金属に進入できません。
ただ金属膜の厚みを薄くすれば透過する光が生まれますので、金属ミラーの場合は厚みを薄くすればハーフミラーになります。

位相が反転するかどうかというのはMaxwell方程式で反射物質の誘電率εを使い、界面での連続条件から連立方程式を立ててとくと反射、透過の式を得ることができ求めることができます。

これ以上詳しくお知りになりたい場合は専門書を読まれたほうがよいでしょう。

では。

ミラーの基本的な構造は、

空気-反射物質-ガラス基板-空気

となっています。ハーフミラーでもまったく同じです。
ここで、反射物質は色々あります。
一番簡単なのはアルミ、銀などですね。このほかにも金などが使われることもあります。
あと、この反射物質の所では誘電体多層膜といって、2種類の物質をきわめて薄く積層した構造のものもあり、これは吸収が極めて小さいミラーが作れるため、レーザーなどの非常に強い光を反射させるミラーなどに利用されています。

屈折率の値では、空気<ガラス...続きを読む

Q干渉して打ち消しあった光の波のエネルギーはどうなる?

同じ方向に進む、同じ波長の2つの光の平面波が
位相が180度ずれて干渉した場合、
それぞれの波は打ち消しあって消えてしまうと思うのですが、
この時光のエネルギーはどこに行くのでしょうか?
完全に消えてしまうとエネルギー保存則に反してしまうと思うのですが…?

(具体的な例としては、例えばレーザー光をビームスプリッターで
50%、50%に分け、再び同じ光路に半波長分ずらして戻した時
(そんなことが出来る光学機器があるかどうかはわかりませんが)
などを考えてください。)

Aベストアンサー

こんにちは。再び出てきました。
ご指摘をいただきましたね。かなりの知識をお持ちのようなので、次のような説明ではいかがでしょう。

ポイントとしては、「完全な系で同一方向に完全な逆相を合成しようとする場合、そもそも波動を発生させられない!」

アンテナの世界を例に取ってみます。
1方向に完全な平面波を出すアンテナを一つ置いて(A)送信機をつなぎ、そこから1/2波長離れた位置に同方向に完全な平面波を出すアンテナをもうひとつ置いて(B)もう一つの送信機をつないだ場合がこれに相当しますね。

このとき、Bの出した電波はAに完全に受信されて送信機に逆相の電圧をもたらします。その結果、送信機(給電点)から見てアンテナは「インピーダンスが0」(短絡)と呼ばれる状態になり、動作しません。(印加したエネルギーは回路のロスになる。現実的にも給電点の短絡や解放は増幅回路のトランジスタの焼損が起きたりします。まあ、ブレーキのかかった自動車を思い切り押して、何のエネルギーもあたえられず疲れた状態でしょうか)

もっとも、このモデルは実現できません。
Aが完全に1方向にのみ電波を発射する場合、反射板付きアンテナ(現実にはパラボラなど)に相当しますが、これでは背面方向に当たるBからの波は全く吸収せず、他方で、Aの反射板はBにとっても反射板であり、Bからの波も完全に反射されて逆方向に放射され、「同一方向に向けての2つの波の発射」自体が存在しないことになります。何とか実現しようと、同一のアンテナに基本位相と逆位相の両方の電磁波を印加すると、これはまさに、「短絡」になりますね。

 まあ、先の十円玉モデルで言えば、一番端の十円玉を左側と右側両方から同時に指ではじいた状況でしょうか。この場合、この十円玉は他の十円玉に全く影響を与えず(空間にエネルギーが供給されない)、指が痛んだり(印加エネルギーが回路で浪費される)、理想反射して指に全く手応えがない(エネルギーが印加されない)状況になりますね。
 同じことは、板を使って水面に平面波(直線波)を作り出す場合でも理解できるでしょう

・・・ということで、2つ以上の波動が「打ち消し合う」というとき、「特定の位置」や「方向」で打ち消し合うものであって、「完全に消える」ということはありません。
先の回答にも書きましたが、「消えた」ように見える場合でも波が打ち消し合っているだけならば必ず何かの「ポテンシャル」は残っており、「水面の高さが全く変わらない」場合でも周辺の高さの変動によって水粒子の微少な運動は維持されており、十円玉問題でも、質問者さんのご指摘のとおり十円玉の変形等による微少運動が残り、電波において電界ゼロでも磁界変動は残っていて、波の伝達には関与しています。
周囲の広い範囲で運動や変動が無く、ポテンシャルもない場合は「波がもともと供給されていない」状態であり、「供給できない」仕組みだと言えるかもしれません。

さてさて、いかがでしょうか。
説明理論にいささか欠けももありそうですが、多少なりともお役に立てば幸いです。

こんにちは。再び出てきました。
ご指摘をいただきましたね。かなりの知識をお持ちのようなので、次のような説明ではいかがでしょう。

ポイントとしては、「完全な系で同一方向に完全な逆相を合成しようとする場合、そもそも波動を発生させられない!」

アンテナの世界を例に取ってみます。
1方向に完全な平面波を出すアンテナを一つ置いて(A)送信機をつなぎ、そこから1/2波長離れた位置に同方向に完全な平面波を出すアンテナをもうひとつ置いて(B)もう一つの送信機をつないだ場合がこれに相当します...続きを読む

Q位相と鏡の関係

ヤングの実験で入ってきた光が鏡に反射すると
位相がずれる~って解説にあったんですがこれは
鏡に反射した場合いつも起こるものなのでしょうか?

Aベストアンサー

鏡に入射した光は、表面のガラスで一部反射し、底部の銀の表面で全反射します。Fresnelの公式より、一般的に、反射による位相のずれは、入射角と屈折角、及び、入射光の入射面に対する偏光の度合いによって異なります。したがって、屈折率の高い物質に入射した光の反射光の位相は、たいてい、ずれるものと考えて良いと思います。

尚、銀のような金属では、反射波の位相は180°反転します。これは、光に限らず、電磁波の大事な性質ですので、覚えておきましょう。

Qレンズのフーリエ変換作用

レンズのフーリエ変換作用とは何かわかりやすく教えて下さい。
または、光学的な計算・解析でのフーリエ変換の意味を教えて下さい。
なお、私一応、数学のフーリエ変換をわかっているつもりです。
これをどうレンズに応用するのか、よくわからないのです。

Aベストアンサー

既にある程度の予備知識はお持ちのようなので、簡単に説明しますね。
詳しくは光学の割と基本的な本を参考にして下さい。

出発点はキルヒホッフの回折理論になります。
で、今光源があり、その先に開口がある場合、開口を通った像は上記理論の式で計算できます。
この像は要するに回折像になります。
さて、この像は、開口とスクリーンの距離によって、フレネル回折像(近いとき)、フランフォーファ回折像(遠いとき)と区別して計算します。
というのも、それによって近似の仕方が異なるためです。
さて、ここで、開口の後ろにレンズを入れてその焦点距離にスクリーンを置くと、レンズの働きにより丁度開口とスクリーンの距離を無限遠にしたときに相当します。
さて、こうやって立てたレンズによるこのフランフォーファ回折像の式を眺めると、丁度フーリエ変換式と同じ形になります。
(開口の関数をフーリエ変換した形になる)

これが基本となります。
おもしろいのはこの近似のなれの果てのような形で出てきたフーリエ変換による取り扱いが光学ではかなり本質的な意味をもちフーリエ光学として発展しました。
詳しい計算は省略しますが、開口による「フランフォーファ回折」の計算が載っていればその式を眺めてみることが出来ますよ。

既にある程度の予備知識はお持ちのようなので、簡単に説明しますね。
詳しくは光学の割と基本的な本を参考にして下さい。

出発点はキルヒホッフの回折理論になります。
で、今光源があり、その先に開口がある場合、開口を通った像は上記理論の式で計算できます。
この像は要するに回折像になります。
さて、この像は、開口とスクリーンの距離によって、フレネル回折像(近いとき)、フランフォーファ回折像(遠いとき)と区別して計算します。
というのも、それによって近似の仕方が異なるためです。
さ...続きを読む

Q英語で括弧を使いますか? 「」、()、<>

英語では、鍵括弧や丸括弧ってあまり使わないと思うのです。代わりに[ ]を使うと思います。

しかし、調べるとparenthesisという言葉がありますよね。ということは、丸かっこを使うのでしょうか?

また、「 」鍵かっこはどうでしょうか? angled bracketという言葉がありますが、かぎかっこにも使えるのでしょうか?

あと<>はどうですか? ちょっと日本語でもなんと呼ぶかわからないのですが。

Aベストアンサー

( )の英語の文章での使い方。↓の記事を読んでみてください。
http://news.yahoo.com/s/usatoday/20050913/en_usatoday/proofisinthefriendship;_ylt=Auao9cGxlIe8PhDYXWSoyfqs0NUE;_ylu=X3oDMTA3YXYwNDRrBHNlYwM3NjI-
半ばほどに・・・
her mentally ill dad (Anthony Hopkins)
"got famous when (she was) 30,"
"I started to kind of show near the end. I wanted to tell (Hope) so badly, but (Chris and I) had a pact."

又 " " と' 'の使い方も参考になる会話が書かれています。
" 'Mama' and 'Dada.' 'Agua' was her first word. She says a lot of words in Spanish. She says, 'Check it out.' For hummus, she says 'hummy.' I speak to her in Spanish sometimes because I want her to learn."



後 電話番号で(201)555-1234のようにエリアコードを囲って使います。

( )の英語の文章での使い方。↓の記事を読んでみてください。
http://news.yahoo.com/s/usatoday/20050913/en_usatoday/proofisinthefriendship;_ylt=Auao9cGxlIe8PhDYXWSoyfqs0NUE;_ylu=X3oDMTA3YXYwNDRrBHNlYwM3NjI-
半ばほどに・・・
her mentally ill dad (Anthony Hopkins)
"got famous when (she was) 30,"
"I started to kind of show near the end. I wanted to tell (Hope) so badly, but (Chris and I) had a pact."

又 " " と' 'の使い方も参考になる会話が書かれています。
" 'Mama' and ...続きを読む

Qマッハツェンダー干渉計

よくマッハツェンダー干渉計の絵が参考書に書いてあるんですが、
実際の実験の時はまさか衝立みたいに鏡が立っている訳じゃないですよね。
現物の装置を見て見たいと思うのですが・・・・
ビームスリッターもハーフミラーが立っているわけではありませんよね。
あと、一光子を飛ばすって、光子一個をどうやって飛ばすんでしょうか?

Aベストアンサー

実際の例が
http://www.sigma-koki.com/seihin/C010202_jp.php
にあります。

たぶん、参考書の絵の通りだと思います。

Q物理学の教科書などにあるような図を描けるフリーソフト

Windows Vistaを使用している者です。
タイトルのようなフリーソフトを探しています。
添付した図をはじめ、円、円弧などが描け、かつ描いた図をOffice Wordにコピペできるものです。
よく「運動方程式 回転」などでググると検索結果のPDFなどに貼り付けてありますよね。
まさかペイントツールで描いてるとは思えないので色々ググってみたのですがわかりませんでした…

ご存じの方、ぜひ教えてください!
どうか宜しくお願いします。

Aベストアンサー

この程度の図ならば Word の図形描画でも描けます。


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