偏光(その4) 0-14 No125 2008年11月20日(木)


偏光1	偏光2

偏光3	偏光4

偏光5	偏光6

偏光7	偏光8

偏光(その4) 0-14 No125 2008年11月20日(木)

　鏡を使って

1 一般に物質で反射した光は偏光しているが, 鏡の反射光が偏光しないのは, 金属による反射光は偏光しないからだろう.

ただし, 窓際の金属の台で反射した光が偏光しているのは, 空の偏光の反射によるのであろう.

2 鏡の表面にセロテープを貼って, 偏光シートで見ると発色するのは, 鏡が2枚目の偏光シートの役を果たしているからであろう.

3 とすると, 普通のガラスやプラスチックの板にセロテープを貼ったものではどうだろうか.

4 青空の偏光とガラスの表面の偏光で２色性物質を発色させられるかな?

いろいろやってみよう.

蛇足

0 この実験をすると “どうして色が出るの?” という質問が必ず出る.

原理的には以下のようなことらしいが, その人なりの納得の仕方があるので, どの程度まで手助けできるかは, あなたの力量次第である.

1 光は伝播の方向に直角に電場が振動していて, これをx方向とy方向とに分けて扱うことができる.

2 両成分の振動の位相が等しいときには, 電場の振動は直線的であって, これを直線偏光という.

位相が異なる場合には電場ベクトルは楕円上を動き回り, 楕円偏光となる. そして, 両振幅が等しいと円偏光となる.

(画用紙に垂直に棒を挿す. 棒の方向は光が進む方向, 棒の穴を中心にして画用紙の上に描かれた直線, 楕円, 円が電場の振動)

3 普通の光では, あらゆる方向に電場の成分を持っているが, 偏光シートを通すと, 一つの成分(例えばx成分)だけに限定された, つまり, 一つの方向性をもった直線偏光にすることができる.

4 分子が細長くつながっているある種の物質では, この方向が電場からの影響を受け易いので, これに直角な方向とでは異なった屈折率を示す. ということは, 方向によって異なった速度をもつということである. この現象を複屈折, このような物質を2色性物質といい，分子の配列方向を光軸という.

5 このような物質を偏光で照らすと, 偏りの方向が光軸と平行(常光)なら, 光はただ一つの速度で伝播し, 偏りの方向が光軸に垂直(異常光)なら別の速度で伝わる. その方向が45度であったら, x方向とy方向の偏光は異なった速度で伝わる.

6 従って, 光がこの物質を通過し終わる時点で, 常光と異常光の位相が一致する波長の光は強調されて発色するのである.

模型的に云えば，　1枚の紙[２色性物質]を挟んで2枚の紙[偏光シート]を棒に挿す. 左手の紙を通った光は直線偏光, これが２色性物質の上で直角な2方向に分かれる. 一方[光軸]の方向の光は速度が大きく, 他方は遅い. 紙を突き抜けるとき, 例えば赤い光の位相が一致すれば[形が重なれば], その色が出る．

7 ２色性物質の光軸の方向＊及び厚さによって色調が変わる. 　＊光軸の方向は, 例えば, セロファンの厚さに直角の方向である.

偏光７，８：いくらか色が見える？偏光シートを使わない　　偏光５：鏡にセロテープ　　偏光４．ＣＤにセロテープ　　

　偏光３：プラシートにセロテープ　　偏光１，２：ガラスにセロテープ　