アース理論予習（15）「光の科学」（17）向きを変える光(4)

　光の科学からの理論説明が今回でやっとブリュースター角に
到達できます。ブリュースター角が生じる理論は光領域の
話ですが、短波帯のような光に比べて、かなり長い波長の
電波においても生じることは既知の理論です。

この電波による場合には、「準ブリュースター角」と呼んでいます。
しかし、生じる原理はまったく同じで両者の区別はありません。

次に、今朝のＤＸ交信は

UA4NE　16/02/15　21:43U　559　559　3.504　CW　733A
　　　　European Russia

と互いのＳレポートは弱かったのですが、名前もコピーできて
交信としては完璧でした。

さて、本論です。

◎　反射に伴う矢印の短縮と回転

　図の４のストークスの関係式を説明します。

まず、図(a)は

となり、

(a)は媒質0から媒質1に入射した光（添え字01で表す。）の
反射と透過です。振幅１の入射光は、媒質界面で反射光ｒ01と
透過光ｔ01に分割されます。

この光の進行は、エネルギーが失われずに起こる過程なので
可逆なのです。

次に図（ｂ）と（ｃ）は

となり、

-------------------------------------------
（ｂ）と（ｃ）の比較をしますと

ｔ01ｒ10＋ｒ01ｔ01＝0

∴　ｒ10＝－ｒ01

が導きだせます。

これは、入射角θ0で空気/ガラス界面に入射した
反射光ｒ01と同じ経路を逆進して入射角θ1で
ガラス/空気界面に入射した反射光ｒ10は、
位相が180°ずれることを意味します。
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しかし、実際に光を逆行させると、
（ｂ）にはならず、（ｃ）のようになります。

（ｂ）と（ｃ）を比較すると、赤丸の光が存在しないことから
ｒ10＝－ｒ01を導くことができます。

つまり、媒質0/媒質1界面の反射光ｒ01と同じ経路を逆進する
媒質1/媒質0界面の反射光ｒ10とでは、振幅の符号が必ず逆に
なり、位相が180°ずれるのです。

　光の反射には、矢印の短縮（振幅の減少）と矢印の反転（
位相の180°ずれ）が伴います。

図５(a)（※省略、図４で媒質0が空気で、媒質1がガラス）の
空気/ガラス界面に光が入射される場合について調べていきます。

入射光、ガラス表面法線、反射光を含む面（紙面に平行な面）を
入射面と呼び、光の電場振動が入射面に平行な偏光をｐ偏光（※
垂直偏波と同意）垂直な偏光をｓ偏光（※水平偏波と同）と定義します。

図５（ｂ）（※省略）は、空気/ガラス界面反射における矢印の
短縮と反転が、入射偏光と入射角によって変わるようす
を示しています。

ここでは、ｐ偏光の矢印を見ていきます。0°入射の反射の場合、
入射光の長さ１の矢印は、反転せず、0.2に短縮されます。

入射角を大きくしていくと、ある角度で矢印の長さが0になります。
つまり、その角度では、光は反射されません。

このｐ偏光の反射が消失する入射角を、ブリュースター角（θ0）
と呼びます。さらに、入射角を大きくすると矢印は反転するように
なります。

　矢印の長さの二乗から光強度を求めますと、図５（ｃ）（※省略）を得ます。
入射角の増加に伴い、ｓ偏光では反射率が単調増加するのに対して
ｐ偏光ではブリュースター角で一度ゼロとなってから増加します。
（※ここでは示せませんが、図５にある写真を見ればよく判ります。）


※　図５の写真は無理ですが、
　　グラフ図は模倣図を次回に描く予定です。



ここでの本論は、

「　イラストレイテッド
　　光の科学　　　　　」

　　大津元一　監修

　　田所利康・石川謙　著

　　朝倉書店　発行
　　2014.10.20　初版

P52の引用です