偏波

質問

マイクロ波で偏波の実験で、金属のすだれ状のものを使って観測していた時にふと疑問に思ったことです。今まで偏光の実験でイメージ的に光の電場の振動方向と偏光板のスリット（？）方向が合えば、例えば紙がすだれの間を通るかのように光も通り抜けて行くのだと思っていました。
しかし、そうではなく電場が金属すだれの中で電子が動ける方向（すだれの金属棒の長手方向）のとき電子が動いて逆向きの電場を発生させて相殺していると聞きました。偏光板においてもそうなのでしょうか？
また、この偏光板はこの波長用という風に波長ごとに偏光板がありますが、なぜ波長に依存するのでしょうか。
おねがいします。

回答No.3

walkingdic · ベストアンサー

>電子が自由に移動できることと共鳴は何が関係あるのかがよくわからない
基本的にはものすごく単純な話です。
弦を考えてください。弦が長ければ共鳴周波数は低くなります。
逆に弦が短ければ共鳴周波数は高くなります。
それと同じことです。

ちなみに金属すだれというのは単に電波領域だけではなく、最近では可視光などの光の領域でも起きますので、それによる偏光素子というのも存在します。言い出すときりがないのでとりあえずはご質問による話にとどめますけど。

あと、波長ごとに偏光板がある話というのは、大きくはこの色素の吸収出来る波長範囲によることが多いです。ただ吸収型ではない偏光素子では波長依存性が高いものもあります。これは偏光分離する原理の違いによります。

回答No.2

walkingdic

偏光素子には色んなタイプがありますけど、一番身近に見るプラスチック製のものは、吸収タイプです。

つまり色素分子があり、その分子の長手方向の電場が来ると、共鳴することで光のエネルギーを吸収します。
一方短手方向の電場の場合には共鳴しないか共鳴が小さく、光のエネルギーを吸収することなく通り抜けます。

一般に高分子の中では電子は共有結合になっているのでその長さの分だけ自由に移動できると考えるとよいでしょう。すると、長い弦は長波長に、短い弦は短波長に共鳴周波数がきます。要するにそういう仕組みになっているわけです。

実際に偏光板にするには、この分子を長手方向を同列に並べなければなりません。そこでＰＶＡなどの透明な高分子の中にこの色素を混ぜて、出来たフィルムを引き伸ばすと中にある分子も一緒にひっばられて一方向にそろいます。このような構造になっています。

では。

お礼

ありがとうございます。
すべて同じ様なことが偏光子で起こっているのだとおもっていましたが、そうではなかったのですね。

＞一般に高分子の中では電子は共有結合になっているのでそのその長さの分だけ自由に移動できると考えるとよいでしょう。すると、長い弦は長波長に、短い弦は短波長に共鳴周波数がきます

電子が自由に移動できることと共鳴は何が関係あるのかがよくわからないです。回答いただけたらうれしいです。

回答No.1

sanori

世の中で広く使われている偏光板とは、

まず、染料などを混ぜたポリマーの板（テープ）を作り、（←この時点では、可視光を通さない）、

そして、それを、一方向だけに強制的に引き伸ばしたものです。

これにより、引き伸ばした方向には、光が通れる「隙間」ができます。
そして、それと垂直な方向は、依然として、びっっしり詰まっていて隙間がありません。
いわば、白黒のストライプ模様になります。

ここで、ちょっと違う話をしましょう。
液晶のカラーフィルタや教会のステンドグラスやコンサートステージの照明に使うカラーフィルタ等々、一般にカラーフィルタというのは、波長依存性を持った「灰色ガラス」です。
赤い色だけを取り出したい場合は、赤の波長だけにとって透明、他の色にとっては灰色（理想的には黒）の役目を果たす「灰色ガラス」を使います。

再び、偏光板の話に戻りましょう。
引き伸ばす前の偏光板（の元）では、赤～黄～緑～青の全てをカットします。これは、黒です。
引き伸ばした後は、赤～黄～緑～青の光は、ストライプ模様の隙間を通ることが出来ます。
しかし、光のうち、ストライプと垂直な成分は、隙間の幅が波長より狭ければ通れなくなります。
つまり、ここで波長依存性が発生します。

また、偏光板には染料とヨウ素系がありますが、それらの物質のフィルタリング特性によっても変わってきます。

一言で言ってしまえば、
「光強度の減衰（透明度）に、（光学的な）異方性のある材料」
です。
したがって、偏光板では、金属のように、光・マイクロ波（電磁波）で電子の流れが起こるような場合とは違ったことが起きるわけです。
（電子の流れを発生する代わりに、偏光板では熱を発生します。）

お礼

早い回答ありがとうございます。
偏光板と金属すだれでは異なった原理で波の選択透過が起こっているということでしょうか？

＞しかし、光のうち、ストライプと垂直な成分は、隙間　の幅が波長より狭ければ通れなくなります。
　つまり、ここで波長依存性が発生します。

これがなぜかよく理解できません。振幅が隙間より大きかったら隙間にさえぎられて入れないならすぐにイメージできるんですが、波長だと大きくても小さくても連続的に続いていけば関係ないのでは？？としかイメージできません。そもそもの僕の光が隙間を通りぬけていくイメージが違うのでしょうか？