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偏光で遊ぼう(偏光万華鏡?)

どうして色がついて見えたのでしょう

 色のついている材料をまったく使わないのに、どうして色がついたのか、わかるためには、光(と色)の性質、偏光の性質、偏光板の性質、セロファンテープの性質を知らないといけません。少しむずかしいのですが、説明してみましょう。

○光と色

 これは、虹の色です。太陽の光が空の上の水滴によって分かれて、いろんな色が見えるのです。太陽や電球の光は色がついてないように見えますが、実はいろんな色に見える光が混じっています。

 光は波の性質をもっています。光を波で表わすことにしましょう。図にあるように、色ちがって見えるのは、光の波長(波の長さ)がちがっているからです。赤は長くて、青は短く、緑はその間の波長の波です。

図(波長について)
図(波長について:青は短い、赤は長い)

○偏光

 普通の光を正面から見ると、いろんな方向の光が混じっています。

図(普通の光を正面から見ると、いろんな方向の光が混じっている)

 ところが、正面から見ると一直線になっている光があります。これを直線偏光、簡単に偏光といいます。

図(正面から見ると一直線になる光) 図(直線偏光(偏光)の模式図)

 直線偏光のほかに、らせんのように、くるくると進む偏光があります。正面から見て円になっているのを円偏光、だ円になっているのをだ円偏光といいます。

図(らせんのようにくるくると進む偏光)

図(円偏光)

円偏光

図(だ円偏光)

だ円偏光


○偏光板

 偏光板とは、どんな働きをするのでしょう。ひとつは偏光を作り出す働きです。図のように、普通の光が偏光板を通ると、偏光になって出てきます。また、いろんな偏光が偏光板を通っても、同じ向きの直線偏光になって出てきますが、偏光の種類や向きによって、強さが変わります。(通れないこともあります。)たとえば円偏光が、偏光板を通ると、直線偏光になって、光の強さが半分になります。

図(偏光板)
図(偏光板:光の強さがかわる)

○セロファンテープの性質

 セロファンテープの性質のうち、ここで利用している性質は「複屈折」というものです。テープのたて方向(ピンク)と横方向(緑)で、光に対する性質(屈折率)がちがっています。屈折率といっても、ここでは光の屈折(光が曲がる)を利用しているのではありません。屈折率がちがうと光の速度がちがうことを利用しています。

図(セロファンテープの性質)
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国立研究開発法人産業技術総合研究所