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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。

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A 回答 (3件)

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。
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原理・構造というほどのものはありません。


要するにミラーとしては不完全で、その向こう側に光が通り抜けてしまうというだけです。
ミラーを作る方法は実にさまざまですが、それらの方法で完全なミラーを作らないようにすればよいだけです。

と書きましたが、もしかしてご質問は「ハーフミラー」ではなくて「マジックミラー」のことですか?
(マジックミラーとは一方からは鏡でないけど反対側からは鏡になっているというものです)
もしそうなら補足してください。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

私は、前回ハーフミラーでの光の干渉のエネルギーに関する質問をさせていただいた者です。

光の干渉でのエネルギーの保存についてはよくわかったのですが、ハーフミラーの構造がよくわかっていなかったのです。

「なぜハーフミラーの一方の面では反射光の位相が反転し、もう一方の面では反射光の位相が反転しないのか?」がわからなかったので質問させていただきました。

「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」と他の方よりご回答頂いたのですが、ハーフミラーの構造(屈折率の分布)が、わからなかったので、その辺を含めてご回答頂けると非常にありがたいです。

よろしくお願いいたします。

補足日時:2003/08/03 12:09
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ガラスに金属を薄く蒸着させるとハーフミラーになります。

 あまりに薄いので光を全部反射することができず、残りの光を通過させます。 窓ガラスでも明るい側から暗い側をみると鏡のように映りますが、ハーフミラーならよりはっきり映ります。
鏡のように周りの景色が映るサングラスや、ビルの窓に使われる赤外線反射用のゴールドグラスもハーフミラーの一種です。 窓に貼れる蒸着フィルムというのもあります。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。

申し訳ございませんが、光の反射光の位相についても教えていただけませんでしょうか?

金属蒸着面で光が反射されるんですよね。

<反射光>
空気→金属蒸着面
  光の位相は180度反転

空気→ガラス→金属蒸着面→ガラス→空気
  光の位相はどうなるのでしょうか?

補足日時:2003/08/03 12:25
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Qハーフミラーでの反射光と透過光の干渉について

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。

Aベストアンサー

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。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
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・・・であるとして、回答します。

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 = 40kg×9.8m/s^2
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あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
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>>>一応断面積は40mm^2です。

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こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
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Q透過率50%以上のハーフミラーの販売店

透過率50%以上のハーフミラーを購入したいと考えています。
オーダーメイドで指定のサイズで作成していただける業者を探しています。

検索してみるとアクリ屋ドットコムなどオーダーメイドで作成してもらえる
業者はすぐに見つかるのですが、いずれも透過率が30%あるいはそれ以下のものを扱う
業者しか見つかりません。

中間ミラーという名前で家庭用のガラスに塗装するサービスを行っている業者が見つかるのですが
オーダーメイドでの作成ではありません。

どなたか上記の条件が当てはまる業者をご存じでしたら教えてください。

Aベストアンサー

大きさや材質、それに波長がわかりませんが
業界的には光学屋さんの分野だと思います。

ダイクロイックミラーもしくはマジックミラーを手がけている
会社ができそうですが、文面からすでにお調べになっているようですね。
簡易的なものだとシールがあります。
http://www.mmm.co.jp/cmd/fasara/multilayer/index.html

透過率の指定がありますので、それ相応の価格になりますが
また、それに大きさで価格にかなりの差が出ます。
私がおつきあいしている会社は少なくとも10万単位です。

○○光機などとか言う会社が、カメラメーカのそばにあります。
(カメラといってもよくあるカメラとは限りませんが・・)
そのようなことでお探しになったらどうかと思います。

現在、私が答えられる範囲はこの程度です。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
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セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
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AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Qマイケルソン干渉計について(高校物理)

マイケルソン干渉計の片方の鏡を遠ざけると
干渉縞が感覚を保ったまま平行移動し、
片方の鏡を傾けると隣り合う暗線の感覚が短くなると参考書に書いてありました。

しかし、これだけで説明がなかったのですが
どういう原理でこれが起こるのでしょうか?

前者は経路差が全体として長くなるはずですがそのあとがわかりません。
後者についてはさっぱりです。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

結構時間が経ってしまったので解決しているかも知れませんが書いてみました。

高校の物理でどの程度教えられているのか判らないので、こんなの知っているよと言われるかも知れませんが、できる限り噛み砕いて書いてみます。

光の干渉は、光の持つ波の性質により生じます。
水面に石を落とすと発生する波紋をイメージすると良いです。
ある一方向について見ると、波は進行方向にうねうねと上下動を繰り返しながらSin波[正弦波]( cos波[余弦波]でも同じ)で進みます。
波の進行上のある一点に注目すると波はどんどん動いているので時間によって波の高さが変わることが判るでしょう。

干渉とは、この観測点における2つ以上の波の合成のことで、干渉縞はある観測面において、光の濃淡が光の干渉により縞のように生じる現象を指します。

では、観測点において2つの波が重なる場合どういう状態なるかというと、

1.2つの波のそれぞれの山の高さが逆方向に同じ大きさの場合、打ち消し合って光を生じない(黒くなる)。
2.1以外の状態の場合、2つの波のそれぞれの山の高さの合成に応じた光量で明滅を繰り返す。
  光量は波の振幅の2乗に比例します
  実は、黒い部分は必ず黒ですが、明るい部分はもの凄い速さで明滅を繰り返しています。
  これは、結構教えて貰えないですが重要なことです。

さて、これを踏まえて問題について考えてみます。

マイケルソン干渉計にて干渉縞を生じている状態というのは、

1.1つの平面波をハーフミラー(以降HM)などで2つに分ける。
2,2つに分けた光をそれぞれ平面鏡により光を折り返す。
  便宜上、片方の平面鏡を参照鏡(以降RM)、もう片方を被検鏡(以降SM)とする。
3.1のHMにより2つの光をそれぞれ2つに分ける。
4.HMにより光の発生源とは異なる方向に進んだ2つの光の進行上に観測面を設定する。
5.観測面において2つの光が合成される。
6.2つの波は同じ光であるので、傾きを生じていなければ、全面明るいか黒いかのいずれかの状態にある。
7.SMを僅かに傾ける。
8.観測面では、RMからの光(以降Ref光)に対し、SMからの光(以降Spl光)が傾いた状態で合成される。
9.観測面において、2つの光の波の山の位置が1/2周期(=1/2波長)ずれている時、光は打ち消し合い黒くなる。
  2つの光は全く同じものなので、光の進む速度、周期、振幅は同じなため、1/2周期ずれている場所は、
  時間が経過しても常に同じ位置に存在する。
  それ以外の合成箇所では明るい明滅を繰り返している。
10.観測面において、白黒の干渉縞が観測される。


次の様な図を書いてみてください。

1.1本の水平線を引きます。
2.1の線に対し少し傾けた線を任意の間隔で数本、平行に実線と破線を交互に引きます。

・水平線は観測面におけるRef光です。
・傾けた線は、Spl光で平行線の実線同士(破線同士)の間隔は1周期を意味します。
・水平線と傾けた実線の波は同じ方向の同じ山の高さとします。
・水平線と傾けた実線の交点では光は強め合います。
・水平線と傾けた破線の交点では光は打ち消し合います。
・水平線と傾けた破線の交点上に黒い線が出来ます。

A.SMを光の進行方向に平行移動する。

1.SMを光の進行方向に平行移動させる。
2.Spl光の進む距離が変化する。
3.Spl光が観測面に到達する時間が進んだり遅れたりする。
4.観測面を通過するSpl光の波の位置が変わるので波の高さが変わる。

あ.先程書いた図において、傾けた線の実線と破線を入れ替えてみます。
い.水平線と傾いた破線の交点の位置を先程の図と比較すれば交点の間隔は同じで動いていくことが判ります。


B.SMの傾きを変える。

1.観測面において、Spl光の入射角が変わる。

あ.先程書いた図において、傾けた線を平行の間隔は同じにして角度を変えてみます。
い.水平線と傾けた破線の交点の間隔をみます。
う.傾きが大きいと交点の間隔が狭くなり、傾きが緩くなると間隔が広がります。

以上

結構時間が経ってしまったので解決しているかも知れませんが書いてみました。

高校の物理でどの程度教えられているのか判らないので、こんなの知っているよと言われるかも知れませんが、できる限り噛み砕いて書いてみます。

光の干渉は、光の持つ波の性質により生じます。
水面に石を落とすと発生する波紋をイメージすると良いです。
ある一方向について見ると、波は進行方向にうねうねと上下動を繰り返しながらSin波[正弦波]( cos波[余弦波]でも同じ)で進みます。
波の進行上のある一点に注目すると波は...続きを読む

Q1/4波長板ってなんですか

偏光板と1/4波長板を組み合わせることによって
円偏光するらしいいのですが、その仕組みがわかりません。是非、教えてください。

Aベストアンサー

1/4波長板については知っておられるのでしょうか?

1/4波長板そのものが直線偏光を円偏光にする機能を持っています。その前の偏光板は1/4波長板に入射するための直線偏光を取り出すために置かれています。

1/4波長板について。

1/4波長板は非等方性結晶でできています。結晶軸(いわゆるC軸)の方向が、偏光方向と45度の角度を持つように入射します。このとき、入射光は結晶軸の方向とそれに垂直な方向に等しい振幅を持ち、また各方向の成分の位相はそろっています。入射面上での2方向の電場は、簡単に次のように書けます。

Ex = A cos(wt)
Ey = A cos(wt)

結晶内部では、それぞれの方向がことなる屈折率をもつため、各方向の光波の伝搬速度がことなります。それによる光学距離のずれが、波長の4分の1の大きさになるような(位相がπ/2ずれるような)厚さにしておけば、出てくる光は円偏光になります。出射面上での電場Ex,Eyはこうなります。

Ex = A cos(wt+φ)
Ey = A cos(wt+(φ+π/2)) = A sin(wt+φ)

すなわち、(Ex,Ey)で表される電場ベクトルは回転しています。

といった感じです。どうでしょう。

1/4波長板については知っておられるのでしょうか?

1/4波長板そのものが直線偏光を円偏光にする機能を持っています。その前の偏光板は1/4波長板に入射するための直線偏光を取り出すために置かれています。

1/4波長板について。

1/4波長板は非等方性結晶でできています。結晶軸(いわゆるC軸)の方向が、偏光方向と45度の角度を持つように入射します。このとき、入射光は結晶軸の方向とそれに垂直な方向に等しい振幅を持ち、また各方向の成分の位相はそろっています。入射面上での2方...続きを読む

Q「いずれか」と「いづれか」どっちが正しい!?

教えて下さいっ!
”どちらか”と言う意味の「いずれか」のかな表記として
「いずれか」と「いづれか」のどちらが正しいのでしょう???

私は「いずれか」だと思うんですが、辞書に「いずれか・いづ--。」と書いてあり、???になってしまいました。
どちらでもいいってことでしょうか?

Aベストアンサー

「いずれか」が正しいです.
「いづれ」は「いずれ」の歴史的かな遣いですので,昔は「いづれ」が使われていましたが,現代では「いずれ」で統一することになっていますので,「いずれ」が正しいです.

Q開口数 NAって どんな数字のことですか??

レンズとかで 開口数 NAっていう数字を聞きますが、
(1)どんな意味なんでしょうか?

(2)その数字が大きいとどうで、小さいとどうなんでしょう?

(3)たとえば、一般的なものでは、どのくらいの数字が常識で
どのくらいの数字だと 限界だとか、すごいレンズだってことになるんでしょうか?

------

光学関係の本をちょっと見れば載っているのかもしれませんが、
不精ですいません。ここで質問させてください。


_

Aベストアンサー

NAの定義は、
NA = n * sinθ
です。(nは光路の屈折率)
いまレンズがあって、その先に焦点があるとします。
レンズを通った光が焦点に結ぶことを考えますと、レンズのどの位置の光も焦点一つに集まります。
ここで、レンズの両端から出た光が焦点に集まるとき、円錐状に光が集まる図を書くことが出来ますよね。
(イメージできます?円錐の頂点が丁度焦点です)
このときの、円錐を横から見た時の頂角が2θになります。
つまり、θは0より大きく、90度よりは小さくないといけません。
従って、NAも普通は0<NA<1の間の数値となります。
簡単には、焦点距離がfで、レンズの半径がrとすると、tanθ=r/fですから、これからθを求めてsinθを求めれば良いわけです。

さて、この数値は色んな目的に使われます。
一つは明るさです。一つの点から出た光は通常四方八方に進みますが、NAが大きいと取り込む角度が大きいので明るくなります。
もう一つは焦点深度です。NAが大きいと焦点から像がずれたときに、大きくぼけます。
最後に、解像度です。これの説明はちょっとやっかいですが、基本的に光は絶えず広がろうとする性質(回折)があると思って下さい。
そのため、もし非常に小さく絞り込もうとすると大きな角度θで絞り込まないと、光の広がろうとする性質がレンズに打ち勝ってしまって、絞り込め無くなります。

これまでの話で大体おわかりと思いますが、NAが小さい方は特別すごいことではありません。NAが大きい方はすごいことです。
用途によってすごさは変わってきますが、顕微鏡だと0.7位は特別ではないでしょう。0.8以上だと高解像度になってきます。
中には1.0とか、1を越える場合もあり、これはすごいことです。
ちなみに、1を越えるためには、光路を屈折率1以上の物質(実際には水溶液)でレンズと被測定対象物を満たしてあげます。

別の用途として、高精度レンズといえば半導体の回路を焼き付けるステッパー用レンズでしょう。これはNA=0.65位が普通、NA=0.7, 0.75だと高解像度、中にはNA=0.8という超高解像度のものもあります。

では。

NAの定義は、
NA = n * sinθ
です。(nは光路の屈折率)
いまレンズがあって、その先に焦点があるとします。
レンズを通った光が焦点に結ぶことを考えますと、レンズのどの位置の光も焦点一つに集まります。
ここで、レンズの両端から出た光が焦点に集まるとき、円錐状に光が集まる図を書くことが出来ますよね。
(イメージできます?円錐の頂点が丁度焦点です)
このときの、円錐を横から見た時の頂角が2θになります。
つまり、θは0より大きく、90度よりは小さくないといけません。
従って、NAも普通...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q加重平均と平均の違い

加重平均と平均の違いってなんですか?
値が同じになることが多いような気がするんですけど・・・
わかりやす~い例で教えてください。

Aベストアンサー

例えば,テストをやって,A組の平均点80点,B組70点,C組60点だったとします.
全体の平均は70点!・・・これが単純な平均ですね.
クラスごとの人数が全く同じなら問題ないし,
わずかに違う程度なら誤差も少ないです.

ところが,A組100人,B組50人,C組10人だったら?
これで「平均70点」と言われたら,A組の生徒は文句を言いますよね.
そこで,クラスごとに重みをつけ,
(80×100+70×50+60×10)÷(100+50+10)=75.6
とやって求めるのが「加重平均」です.


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