物理の光学距離について

光学距離とはなんですか?

そしてそれはどういったときに使うのですか。


(1)薄膜による干渉(水にういた油膜)
このときは油膜や空気などがあるので光路差をだしている

(2)くさび形空気層による干渉

これはどの光もガラスを通過するので光路長考えなくてもいいといわれましたが、よくわかりません
(1)は油と空気
(2)はガラスと空気

No.2 ベストアンサー 回答者： Quarks 回答日時： 2012/11/14 10:53

光の干渉を考えるときには、２つの光線が合流するまでの間の経路の長さの差（Ｌとします）、そして、このＬが、光の波長（λ'）の何倍になっているかが問題になることはご存じでしょう。

ところで、光の波長は、通過しているときの媒質の種類によって変化します。真空中での波長がλの光が、屈折率ｎの媒質中を進むとき、その波長λ'は
　λ'＝λ/ｎ　式（ア）
として表されることがわかっています。
　
ですから、干渉を考えるときには
経路の差Ｌと、" そこを走っているときの光の波長λ' "との関係を知ることが重要になります。
　Ｌ＝ｍ・λ'　（ｍは適当な整数）　式（イ）
が成り立っているとき、干渉した光は最も効率よく強め合う（または弱め合う）わけです。
式（ア）と（イ）とをまとめると
　Ｌ＝ｍ・(λ/ｎ)
変形すると
　ｎ・Ｌ＝ｍ・λ
となり、右辺は媒質の種類によらない量となります。このときの左辺の式で表現される量こそが、「光学的距離」（経路差であることを強調したいならば「光路差」と呼びます）です。
この式が典型的に示しているように、経路を光学距離に変換しておけば、光の波長がいくらに変わるのかを考慮する必要がなく、真空中の光の波長を機械的に当てはめれば良いわけです。
同じことですが、「光学距離」とは「光の立場で考えたときの長さ」と言える量です。
　
問題で扱われているような例は、光学距離を使うまでもない単純なものですが、光の経路に有る媒質の影響を逐次考察する代わりに、経路を光学距離に置き換えると、考察が単純なものになる可能性があります。この利便性を適用した方が良い場合に、「光学距離」という物理量を活用すると良いでしょう。

No.1 回答者： foobar 回答日時： 2012/11/13 10:07

1. は光の干渉が油膜の中の行路差で生じるので、油膜が光学的にどれ位の厚さ（何波長分か）になっているかの換算が必要になります。

それに対して、2は光の干渉が空気層での行路差なので、換算する必要が無い（換算の係数が１）になるかと思います。